Question

【題目】同學們用空塑料瓶和細沙等實驗器材探究影響浮力大小因素，（g取10N/kg，ρ水=1×103kg/m3）

（1）為了測出塑料瓶的體積，進行如下操作，

①把天平放在水平桌面上，調節天平平衡，在左盤中放入盛有適量水的燒杯，通過増減砝碼和移動游碼使天平再次平衡，所加砝碼和游碼的位置如圖甲所示，燒杯和水的總質量為 g．

②在空塑料瓶中裝入適量細沙，擰緊瓶蓋，在瓶頸系一細繩，手拿細繩將塑料瓶完全浸沒于燒杯的水中（瓶沒有接觸燒杯，水未溢出），通過増減祛碼和移動游碼使天平再次獲得平衡，所用砝碼總質量和游碼所示質量之和為167g，塑料瓶的體積是 cm3．

（2）同學們根據生活經驗提出了如下三種猜想，并舉出了相應的實例

猜想一，浮力的大小與物體的密度有關，實例：鐵塊可以在水中下沉，木頭可以浮在水面上

猜想二，浮力的大小與液體的密度有關，實例：雞蛋可以在水中下沉，在鹽水中可以浮起來

猜想三，浮力的大小與浸入液體的深度有關，實例：在游泳池里，人越往下蹲感覺到水向上托自己的力越大

為了驗證以上猜想是否正確，同學們選擇了裝入細沙的塑料瓶和其他實驗器材進行探究，實驗過程如圖乙所示．

①根據實驗步驟d和 （填序號），可以確定猜想二是正確的；

②根據實驗步驟c和d可以驗證猜想三是 （選填“正確”或“錯誤”）；對該猜想對應的實例，合理的解釋是 ．

③要驗證猜想一是否正確，可以在塑料瓶中 后再進行探究．

④同學們討論認為，猜想一和猜想二中的實例反應了物體的浮與沉可能與密度有關，要選用一個能漂浮在圖e中鹽水上的物體時，物體的密度應小于 g/cm3（計算結果保留1位小數）．

Answer 1

【答案】（1）①133；②34；（2）①e；②錯誤；在游泳池里，人越往下蹲排開水的體積越大，人受到的浮力越大，說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關；③添加一些細砂；④1.1

【解析】

試題分析：（1）①燒杯和水的總質量為：m=100g+20g+10g+3g=133g，②由①②步驟可知，塑料瓶排開水的質量m排水=167g﹣133g=34g，由ρ=m/V可得，V排水=，因為鐵塊浸沒，所以V鐵=V排水==34cm3，由C、D可知，鐵塊排開液體的質量m排液=m3﹣m4，因為鐵塊浸沒，所以V鐵=V排水=V排液； （2）①物體浸沒水中受到的浮力F浮=0.4N﹣0.06N=0.34N；物體浸沒在鹽水中受到的浮力F浮=0.4N﹣0.02N=0.38N；因為，浮力不相等，而物體所處的深度和浸沒的體積相同，則是液體的種類（密度）不同的引起的，說明浮力的大小與液體的密度有關，根據實驗d、e可以確定猜想二是正確的；②物體在c、d中（排開液體的密度相同，都是水）中受到的浮力相同，而排開液體的體積都等于物體的體積，但物體所處的深度不同，故得出：物體浸在同種液體中，所受浮力大小與浸入液體的深度無關．根據實驗步驟c和d可以驗證猜想三是錯誤的；對該猜想對應的實例，合理的解釋是：在游泳池里，人越往下蹲排開水的體積越大，人受到的浮力越大，說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關；③要驗證猜想一是否正確，即浮力的大小與物體的密度有關，根據控制變量法要改變物體的密度，在物體體積不變時，在塑料瓶中添加一些細砂可以改變塑料瓶整體的密度；④由a、c兩圖知，物體浸沒在水中所受浮力：F浮=G﹣F′=0.4N﹣0.06N=0.34N；物體浸沒在鹽水中受到的浮力F浮′=0.4N﹣0.02N=0.38N；由阿基米德原理可得：F浮=ρ水gV排=0.34N﹣﹣﹣﹣﹣﹣（Ⅰ），F浮′=ρ鹽水gV排=0.38N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣（Ⅱ）浸沒時V排相等，由（Ⅰ）（Ⅱ）可得鹽水的密度：ρ鹽水===1.1×103kg/m3=1.1g/cm3，物體的浮與沉與密度有關，要選用一個能漂浮在圖e中鹽水上的物體時，物體的密度應小于1.1g/cm3。