Question

18．甲、乙兩位同學(xué)分別對“物體的浮沉條件”進(jìn)行了探究． 
（1）甲同學(xué)的探究方案
實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測力計(jì)（量程0～5N，分度值0.2N）、天平（帶砝碼盒）、量筒及水、蠟塊（10g左右）
探究問題：蠟塊的上浮條件．
實(shí)驗(yàn)過程：
①首先測量蠟塊的重力：
方案一是用彈簧測力計(jì)直接測出蠟塊的重力；
方案二是用天平測出蠟塊的質(zhì)量，再求出重力．
你支持方案二，理由是在方案一中，彈簧測力計(jì)的分度值大于蠟塊的重力，不能測出蠟塊的重力．
②測量蠟塊受到的浮力：量筒中放入適量的水，把蠟塊放在水中浮在水面時(shí)，測出蠟塊排開水的體積，用阿基米德原理求出浮力．你認(rèn)為上述操作存在的問題是蠟塊沒有浸沒在水中，不能測出蠟塊浸沒時(shí)受到的浮力．
③通過比較蠟塊的重力和受到的浮力，可知物體上浮的條件．
（2）乙同學(xué)的探究方案
實(shí)驗(yàn)器材：裝有水的大燒杯、蠟塊、鐵釘（見圖）．
探究問題：蠟塊的下沉條件．
實(shí)驗(yàn)過程：把蠟塊浸沒在水中，松手后，發(fā)現(xiàn)蠟塊要上浮直至漂浮在水面．為了使浸沒在水中的蠟塊會下沉，設(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)方案．
方案一：將一根鐵釘全部插入蠟塊中，然后將蠟塊浸沒在水中松手，發(fā)現(xiàn)蠟塊沉入水底．
方案二：用同樣的鐵釘，但只將其部分插入蠟塊中，將蠟塊浸沒在水中松手，發(fā)現(xiàn)蠟塊也沉入水底．
①從物體受力的角度看，在蠟塊中插入鐵釘是為了改變蠟塊重力 的大�。�
②能夠得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：物體的重力大于浮力時(shí)，物體下沉．
③雖然兩種方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，但老師認(rèn)為方案一更科學(xué)．你認(rèn)為老師這樣評價(jià)的主要理由是方案一在改變物體重力的同時(shí)，控制了浮力不變這一條件．

Answer 1

分析 （1）①知道蠟塊的質(zhì)量，利用重力公式求蠟塊重，可以看出其大小小于彈簧測力計(jì)的分度值0.2N，這樣測量不準(zhǔn)確；
②研究的是浸沒水中的蠟塊上浮的條件，需要測量蠟塊的重和蠟塊浸沒在水中受到的浮力，若F_浮＞G，蠟塊將上��；要利用阿基米德原理計(jì)算蠟塊浸沒在水中受到的浮力，需要知道浸沒時(shí)排開水的體積，據(jù)此判斷存在的問題；
（2）要探究物體的沉浮條件，就需要知道浮力和重力，蠟塊中插入鐵釘改變重力，就應(yīng)該采用控制變量法控制浮力不變．

解答 解：（1）①蠟塊的質(zhì)量約10g左右，則重力為G=mg=0.01kg×10N/kg=0.1N＜0.2N，
即：蠟塊的重力小于彈簧測力計(jì)的分度值，無法直接精確測量，
所以，支持方案二；
②把蠟塊放在水中浮在水面時(shí)，測出蠟塊排開水的體積，這樣用阿基米德原理求出的浮力不是蠟塊浸沒在水中受到的浮力．應(yīng)該利用“助沉法”使蠟塊浸沒在水中，測出蠟塊排開水的體積；
故答案為：①二；在方案一中，彈簧測力計(jì)的分度值大于蠟塊的重力，不能測出蠟塊的重力．
         ②蠟塊沒有浸沒在水中，不能測出蠟塊浸沒時(shí)受到的浮力；
（2）①從物體受力的角度看，在蠟塊中插入鐵釘是為了改變重力的大小．
②在蠟塊中插入鐵釘，蠟塊的重力增大；當(dāng)重力大于浮力時(shí)，物體就會下沉，能夠得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：重力大于浮力時(shí)，物體就會下沉；
③雖然兩種方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，但
方案一：將一根鐵釘全部插入蠟塊，在改變重力的同時(shí)浮力是不變的；
方案二：沒有將鐵釘全部插入蠟塊，在改變重力的同時(shí)，蠟塊排開液體的體積增大，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可知浮力變大，無法找到浮力和重力的關(guān)系．
故答案為：①蠟塊重力；②物體的重力大于浮力時(shí)，物體下沉；
③方案一在改變物體重力的同時(shí)，控制了浮力不變這一條件．

點(diǎn)評 本實(shí)驗(yàn)題考查了天平的使用、彈簧測力計(jì)的使用、稱重法測浮力、阿基米德原理、排水法測固體體積（上浮的借用助沉法），知識點(diǎn)多，考查的是基本實(shí)驗(yàn)探究能力，有難度．