Question

小明同學通過實驗來研究影響浮力大小的因素，做了如圖所示的一系列實驗．

（1）對比分析①②③兩次實驗，得出的結論是

液體密度一定時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大

；
對比分析①③④兩次實驗，得出的結論是

浸沒在液體中的物體受到的浮力跟物體浸沒的深度沒有關系

；
對比分析①④⑤兩次實驗，得出的結論是

物體排開液體的體積一定時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大

；
（2）小明想探究“物體受到的浮力與其形狀是否有關”．他找來薄鐵片、燒杯和水進行實驗．實驗步驟如下：
步驟一：將鐵片放入盛水的燒杯中，鐵片下沉至杯底．
步驟二：將鐵片彎成“碗狀”再放入水中，它漂浮在水面上．
通過分析可知，第一次鐵片受到的浮力

小于

第二次鐵片受到的浮力（選填“大于”“等于”或“小于”）；
小明得出：物體受到的浮力與其形狀有關．小明得出錯誤結論的原因是：他只關注了鐵片形狀的改變，忽視了

物體排開液體的體積

對浮力大小的影響．
（3）“曹沖稱象”的故事流傳至今如圖所示，最為人稱道的是曹沖采用的方法，他把船上的大象換成石頭，而其他條件保持不變，使兩次的效果（船體浸入水中的深度）相同，于是得出大象的重就等于石頭的重．人們把這種方法叫“等效替代法”．請你寫出他運用的與浮力相關的物理知識

漂浮在液面上的物體所受浮力等于物體自身重力

．

Answer 1

分析：（1）物體浸在液體中受到浮力作用，物體受到浮力大小跟液體的密度和物體排開液體的體積有關，在物體排開液體體積一定時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大；在液體的密度一定時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大．
物體浸沒在液體中受到浮力大小跟物體浸沒在液體的深度沒有關系．
（2）浸沒在液體底部的物體受到的浮力小于物體的重力，漂浮在液面上的物體上受到的浮力等于物體的重力．物體受到的重力不變，比較兩次受到的浮力大�。�
用實驗來探究物理結論時，一個物理量受到多個因素影響時，一定采用控制變量法．
（3）漂浮在液面上的物體受到的浮力等于物體的重力．

解答：解：（1）①③實驗得，物體受到的浮力為4N-3N=1N，①②實驗得，物體受到的浮力為4N-3.6N=0.4N，實驗③物體排開液體體積大，受到的浮力大，所以液體密度一定時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大；
①③實驗得，物體受到的浮力為4N-3N=1N，①④實驗得，物體受到的浮力也為4N-3N=1N，實驗③④物體排開液體體積相等，受到的浮力相等，所以浸沒在液體中的物體受到的浮力跟物體浸沒的深度沒有關系；
①④實驗得，物體受到的浮力為4N-3N=1N，①⑤實驗得，物體受到的浮力為4N-2.8N=1.2N，所以物體排開液體的體積一定時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大．
（2）將鐵片放入盛水的燒杯中，鐵片下沉至杯底，鐵片受到的浮力小于鐵片的重力；將鐵片彎成“碗狀”再放入水中，它漂浮在水面上，“碗狀”鐵片受到的浮力等于鐵片的重力；鐵片彎成碗狀，形狀變化，重力不變，所以第一次受到的浮力小于第二次受到的浮力．
小明探究過程中，只注意鐵片形狀的改變，沒有控制鐵片排開液體的體積的變化．控制變量法沒有控制好．
（3）大象在船上時，大象和船的總重等于船受到的浮力；把大象換成石頭，石頭和船總重等于船受到的浮力；船上放大象和船上放石頭，船排開水的體積相同，船受到的浮力相同，所以石頭和大象的重相同．這種方法是等效替代法．此方法中主要利用漂浮在液面上的物體受到的浮力等于物體自身的重力．
故答案為：
（1）液體密度一定時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大；浸沒在液體中的物體受到的浮力跟物體浸沒的深度沒有關系；物體排開液體的體積一定時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大；
（2）小于；物體排開液體的體積；
（3）漂浮在液面上的物體所受浮力等于物體自身重力．

點評：掌握浮力大小的影響因素，采用控制變量法探究浮力大小跟影響因素之間的關系．漂浮在液面上的物體受到的浮力等于物體的重力，這個結論應用很廣泛．