Question

在物理課外小組活動時，老師拿來了外觀上沒有什么差別的兩杯液體，并且告訴小明和小麗，兩杯液體分別是清水和鹽水，不能用嘴嘗，讓小明和小麗把它們區(qū)分開．
小麗在實(shí)驗(yàn)室借來了兩個完全相同的燒杯，一個量筒和一臺沒有砝碼的天平．小明則借來了一個彈簧測力計(jì)，一個鉤碼，一個燒杯．
（1）請你根據(jù)小明和小麗所準(zhǔn)備的器材，設(shè)想出他們要采用的方法：
小麗的方法：（簡述操作過程）

用量筒量出相同體積的水和鹽水，分別倒入兩個相同的燒杯中，再將兩個燒杯放在天平左右兩盤，質(zhì)量大的為鹽水

．
小明的方法：（簡述操作過程）

將鉤碼分別浸沒在水和鹽水中，用測力計(jì)分別測出拉力，拉力大的為水

．
通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識了浮力后，小軍和小民班的同學(xué)在老師的引導(dǎo)下，繼續(xù)對“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．
首先，他們對“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”進(jìn)行了猜想，在老師的幫助下將同學(xué)們的猜想歸納如下：
猜想1：浮力的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)；
猜想2：浮力的大小可能與液體的密度有關(guān)；
猜想3：浮力的大小可能與物體浸入液體的深度有關(guān)；
猜想4：浮力的大小可能與物體浸入液體的體積有關(guān)．
（2）小軍所在組的同學(xué)為了驗(yàn)證猜想1和猜想2，選用了體積相同、質(zhì)量不同的三個圓柱形物體A、B、C并測出了它們的重分別為4N、4.5N和5N，然后進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．
①比較圖中序號為a、b、c的三次實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是：浮力的大小與

物體的質(zhì)量無關(guān)

．
②比較圖中序號為

a

、

d

、

e

的三次實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：浮力的大小與液體的密度有關(guān)；液體的密度越大，同一物體受到的浮力也越大．
（3）猜想3是小民所在組的同學(xué)提出的，請你舉出一個生活中的實(shí)例來支持他們的猜想．

在水下提升打撈的物體時，在物體未到達(dá)水面之前時，施加的拉力保持不變

．
（4）小民所在組的同學(xué)為了驗(yàn)證猜想3，選用了與小軍所在組相同的圓柱形物體A，進(jìn)行了f圖所示的實(shí)驗(yàn)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
物體A：底面積20cm²、高5cm的圓柱體，液體：酒精

實(shí)驗(yàn)序號	1	2	3	4	5
物體浸入液體的深度h/cm	1	3	5	7	9
受到的浮力F浮/N	0.2	0.5	0.8	0.8	0.8

分析上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：

浮力的大小與物體浸入液體的深度無關(guān)，與物體排開液體的體積有關(guān)

．
之后，他們在與其他組同學(xué)交流的基礎(chǔ)上，在老師的引導(dǎo)下繼續(xù)進(jìn)行著探究…

Answer 1

分析：（1）小麗根據(jù)鹽水的密度大于清水的密度，相同體積的鹽水和清水，鹽水的質(zhì)量大．
小明的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是阿基米德原理，F(xiàn)_浮=G_排，即物體在液體中受即到的浮力等于它排開的液體的重力．鉤碼的體積不變，排開的清水的體積和排開的鹽水的體積相同，因?yàn)辂}水的密度大于清水的密度，所以排開的鹽水質(zhì)量大，鉤碼在鹽水中受到的浮力大，測力計(jì)上顯示的拉力就小．
（2）根據(jù)控制變量法分析，
①比較序號為a、b、c的三次實(shí)驗(yàn)的物體所受浮力的大小變化和變化的因素---物體的質(zhì)量之間的關(guān)系；
②根據(jù)得出結(jié)論應(yīng)比較找出其它因素相同，只液體的密度不同的改變?nèi)�次�?shí)驗(yàn)，即是可以得出那樣結(jié)論的實(shí)驗(yàn)；
（3）根據(jù)猜想3舉出一個物體浸入液體的深度不同的生活中的實(shí)例即可．
（4）①比較實(shí)驗(yàn)序號3、4、5三次實(shí)驗(yàn)的物體所受浮力的大小變化和變化的因素---物體浸入液體的深度之間的關(guān)系；
②比較實(shí)驗(yàn)序號1、2、3三次實(shí)驗(yàn)的物體所受浮力的大小變化和變化的因素---物體排開液體的體積之間的關(guān)系．

解答：解：（1）①小麗在實(shí)驗(yàn)室借來了兩個完全相同的燒杯，一個量筒和一臺沒有砝碼的天平．小麗的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是鹽水的密度大于清水的密度，相同體積的鹽水和清水，鹽水的質(zhì)量大于清水的質(zhì)量．所以用量筒量出相同體積的水和鹽水，分別倒入兩個相同的燒杯中，再將兩個燒杯放在天平左右兩盤，質(zhì)量大的為鹽水；
②小明的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是阿基米德原理，F(xiàn)_浮=G_排，受到浮力小的鉤碼用的拉力大．所以將鉤碼分別浸沒在水和鹽水中，用測力計(jì)分別測出拉力，拉力大的為水．
（2）①序號為a、b、c的三次實(shí)驗(yàn)中，物體排開液體的體積和浸沒的液體都相同，不同因素是物體的質(zhì)量；由圖可知測力計(jì)的示數(shù)分別為：3N、3.5N、4N，而三個圓柱形物體A、B、C的重分別為4N、4.5N和5N，根據(jù)稱重法，則所受浮力分別為1N、1N、1N，可見浮力相等，于是可得結(jié)論是：浮力的大小與物體的質(zhì)量無關(guān)；
②要想研究浮力的大小與液體的密度的關(guān)系，根據(jù)控制變量法，需保持物體排開液體的物體的體積、物體的質(zhì)量、浸沒的深度等因素相同，變化的量是液體的密度；則符合要求的實(shí)驗(yàn)是：a、d、e三次實(shí)驗(yàn)．
（3）浮力的大小與物體浸入液體的深度之間關(guān)系的例子如：
在水下提升打撈的物體時，物體所處的深度不同但未到達(dá)水面之前，施加的拉力保持不變；則說明浮力的大小與物體浸入液體的深度無關(guān)．
（4）實(shí)驗(yàn)序號為1、2、3的三次實(shí)驗(yàn)中，物體的體積和液體的密度都相同，不同因素是物體排開液體的體積．由表中數(shù)據(jù)可得結(jié)論是：浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)；
實(shí)驗(yàn)序號為3、4、5的三次實(shí)驗(yàn)中，物體排開液體的體積和液體的密度都相同，不同因素是物體所處的深度．由表中數(shù)據(jù)可得結(jié)論是：浮力的大小與物體所處的深度無關(guān)；
故答案為：
（1）用量筒量出相同體積的水和鹽水，分別倒入兩個相同的燒杯中，再將兩個燒杯放在天平左右兩盤，質(zhì)量大的為鹽水；
將鉤碼分別浸沒在水和鹽水中，用測力計(jì)分別測出拉力，拉力大的為水．
（2）物體的質(zhì)量無關(guān)；a、d、e；
（3）在水下提升打撈的物體時，物體所處的深度不同但未到達(dá)水面之前，施加的拉力保持不變．說明浮力的大小與物體浸入液體的深度無關(guān)．
（4）浮力的大小與物體浸入液體的深度無關(guān)，與物體排開液體的體積有關(guān)．

點(diǎn)評：本題中稱重法測量浮力和控制變量法的運(yùn)用是本實(shí)驗(yàn)操作和分析的關(guān)鍵；易錯點(diǎn)在于對圖的觀察，找出實(shí)驗(yàn)中控制不變的量是哪些；改變的物理量是哪一個；這是解答本題的難點(diǎn)．