Question

2．小可在學(xué)習(xí)了阿基米德原理后想到“物體受到浮力的大小只跟物體排開液體的重力大小有關(guān)嗎？”他猜想“物體受到浮力大小可能還跟物體的密度和浸入液體中的深度有關(guān)．”為了驗證猜想，他選取了兩塊體積和形狀都相同的實心銅塊和鐵塊進行了如圖所示的實驗．
（1）鐵塊浸沒在水中時所受的浮力為0.5N．
（2）如果要驗證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)，小可應(yīng)該選取圖13中的ABDE等四個步驟（填字母符號）進行對比．小可已經(jīng)知道銅的密度大于鐵的密度，那么根據(jù)他所選擇的幾個圖中彈簧測力計的示數(shù)可以知道銅塊受到的浮力等于（選填“大于”、“等于”或“小于”）鐵塊受到的浮力．由此得出物體所受的浮力大小與物體的密度無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．

（3）小可根據(jù)圖中A、C、D三步進行對比分析，發(fā)現(xiàn)隨著物體浸入液體中深度的增加，物體受到的浮力在變大，于是他就得出了物體所受浮力的大小跟浸入液體中的深度有關(guān)的結(jié)論．小可的結(jié)論是錯誤（選填“正確或錯誤”），其原因是忽視了物體排開水的體積的變化．
（4）本實驗采用的物理方法是C．
A．理想實驗法    B．模型法    C．控制變量法    D．類比法
（5）若燒杯底面積為100cm²．不計燒杯厚度，當鐵塊浸沒在水中后，如圖D，燒杯中的水對燒杯底部的壓力增加了0.5N，壓強增大了50Pa．

Answer 1

分析 （1）鐵塊浸沒在水中時所受的浮力可通過圖A、D利用稱重法求出；
（2）要驗證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)，應(yīng)選擇兩物塊分別浸沒在水中時的情況，求出各自的浮力進行比較；
（3）探究浮力大小與浸沒深度的關(guān)系時，必須保證物體的排水體積不變才行，這也是控制變量法的要求；
（4）本實驗中要探究浮力的大小與多個變量的關(guān)系，因此，要用到控制變量的方法；
（5）應(yīng)用壓強公式求出壓強的增加量．

解答 解：（1）鐵塊浸沒在水中時的浮力F_浮鐵=4.0N-3.5N=0.5N；
（2）利用圖A、D可求出鐵塊浸沒在水中的浮力，利用圖B、E可求出銅塊浸沒在水中的浮力，比較可知F_浮鐵=F_浮銅=0.5N，說明浮力的大小與物體的密度無關(guān)；
（3）觀察圖C、D可知，兩次鐵塊排開水的體積不同，因此，這一結(jié)論不符合控制變量法的要求，是錯誤的；
（4）實驗中探究浮力大小與物體密度、浸沒深度、排水體積等多個量的關(guān)系，因此所選用的是控制變量法，選項C符合題意．
（5）當鐵塊浸沒在水中后，如圖D，水給鐵塊一向上的浮力，根據(jù)力的作用是相互的可知，鐵塊也會給水一向下的壓力，所以燒杯中的水對燒杯底部增大的壓力△F=G-F=4N-3.5N=0.5N；
鐵塊完全浸沒在水中，燒杯中的水對燒杯底部的壓強增大了：△p=$\frac{△F}{S}$=$\frac{0.5N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=50Pa；
故答案為：（1）0.5；（2）ABDE；等于；無關(guān)；（3）錯誤；忽視了物體排開水的體積的變化；（4）C；（5）0.5；50．

點評 稱重法是本實驗中求浮力的基本方法，控制變量法是本實驗中用到的基本研究方法，把握住這兩點才能順利完成本實驗的探究．