Question

【題目】小明在天峽風景區玩水漂時，發現木質水漂總能浮在水面上，而石塊水漂最終都會沉入水底。由此他提出一個猜想：浮力大小與物質自身密度可能有關？為自己的猜想，小明可謂是費盡了腦筋，設計如下（圖一）所示實驗。

⑴如如何控制變量呢？進行實驗時必須使得和________ 相同，為解決這一問題，他用兩體積相同的鐵塊和鋁塊代替石塊和木塊進行實驗。

⑵如何測浮力呢？僅用彈簧測力計可根據公式 _______________________ 來實現。

⑶如何得出結論呢？當兩金屬塊在水中處于 ________ 狀態時，比較浮力即可。若兩浮力相等，則浮力大小與物質自身密度無關；若兩浮力不相等，則浮力大小與物質自身密度有關。

⑷小明同學是個愛動腦筋的孩子，他發現按圖一的方法彈簧測力計要使用兩次才能測出浮力，能否使用一次就能測出浮力呢？小明同學最終解決了這個問題，設計出了圖二的方案。在鐵架臺A處掛金屬塊，B處懸掛彈簧測力計，C為薄塑料袋(質量不計)，D是用大號飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯，M是小凳子。實驗前，D處裝滿水，使金屬塊輕放入D中，當其浸沒時，B處彈簧測力計示數即為金屬塊的浮力。小明該設計的物理原理為： _______________________ 。

Answer 1

【答案】 液體密度 排開液體的體積 F浮 = G - F拉 浸沒、 F浮 = G排

【解析】（1）探究浮力大小與物質自身密度是否有關，應選用體積相同的兩個物體在密度相同的液體中做實驗，即控制液體密度和排開液體的體積相同；
（2）浸入液體中的物體受到豎直向下的重力、豎直向上的測力計拉力、浮力的共同作用，故浮力=重力-拉力；物體在空氣中時測力計的示數為G，物體浸入液體中時，測力計的示數為F拉，則F浮=G-F拉；
（3）物體浸沒在液體中時，排開液體的體積等于物體的體積；這樣操作控制了物體排開液體的體積相同、液體的密度相同，根據浮力大小判定浮力與物體密度的關系；
（4）圖二的方案中，測力計測量的是物體排開液體重力，由阿基米德原理可知，浸入液體中的物體受到的浮力等于其排開的液體的重力，故B處彈簧測力計示數即為金屬塊的浮力．
故答案為：
（1）液體密度；排開液體的體積；（2）F浮=G-F拉；（3）浸沒；（4）阿基米德原理．