Question

12．某科學興趣小組收集了許多可樂瓶，同學們覺得用這些可樂瓶可以做許多實驗，于是同學們各自設計出了以下實驗：

（1）甲同學用它來做“浮沉子”實驗探究沉浮條件，實驗步驟：將一個氣球調整到適當大小用鐵夾住然后放入裝滿水的可樂瓶中，蓋緊瓶蓋，用力擠壓瓶子就可以調節(jié)氣球的沉浮．但在某次實驗中不管怎么用力擠壓瓶都無法使氣球下沉，四位同學分別提出了以下改進措施，可行的是甲、丙（選序號）
甲：在氣球下方綁一枚小鐵釘
乙：將氣球稍吹大一點
丙：放掉氣球內適量的氣體
丁：向水中加點食鹽
（2）下列事例中與“浮沉子”原理相同的是A
A．魚的上浮與下沉
B．潛水艇的沉浮
C．觀光旅游的熱氣球
D．密度計
（3）乙同學用可樂瓶來做“浮力秤”，實驗步驟：將可樂瓶去底蓋，蓋緊瓶蓋在瓶蓋這一端綁一小沙包，使可樂瓶能豎直漂浮在水中，然后放在清水中標好刻度如右圖所示，當在瓶中放入一定質量的物體后，瓶將下沉一些．根據(jù)水面對應的刻度就可以讀出物體的質量．現(xiàn)將此浮力秤放在深度足夠的鹽水中則會導致測量值偏�。ā捌�大”或“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)塑料瓶受到的浮力與重力的關系利用F_浮=ρ_液gV_排可以判斷；
（2）浮力大于重力，物體上��；浮力小于重力，物體下沉．在氣體質量一定時，氣體體積越小壓強越大；
（3）此浮力秤放在深度足夠的鹽水中，在浮力秤中放入被測物體時，根據(jù)排開水的體積變化即可判斷．

解答 解：
（1）由于可樂瓶中裝滿水，擠壓可樂瓶時水會壓縮氣球的體積，此時氣球排開水的體積減小，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可知氣球受到的浮力會減小，當浮力小于氣球的重力時，該氣球下沉；
由于不管怎么用力擠壓瓶都無法使氣球下沉，說明氣球受到的浮力仍大于它的重力；根據(jù)浮沉條件可知，要使氣球下沉，氣球受到的浮力一定小于它的重力；
所以，可以通過增大氣球的重力，如在氣球下方綁一枚小鐵釘；在氣球的重力基本不變情況下，可以放掉氣球內適量的氣體，減小氣球排開水的體積，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可知，氣球受到的浮力減小，故甲、丙可行．
（2）松開手時瓶子的體積增大，水對氣球的壓強減小，氣球的體積增大，浮力增大，此時浮沉子的重力小于它所受的浮力，因此它就向上��；當浮力等于重力，就會懸浮在水中；
而魚也是靠改變本身的體積來改變浮力的大小，從而實現(xiàn)魚的上浮與下沉；所以，該“浮沉子”原理和魚的上浮與下沉的原理相同，故選A．
（3）由題可知，該浮力秤是用來測物體質量的，實驗中該裝置是漂浮在水中的，浮力等于被測物體和浮力秤的總重力；
若此浮力秤放在深度足夠的鹽水中，在浮力秤中放入被測物體時，由于鹽水的密度大于水的密度，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可知排開鹽水的體積減小，則浮力秤浸在鹽水中的體積減小，所以對應的刻度的讀數(shù)偏小，即會導致質量的測量值偏小．
故答案為：（1）甲、丙；（2）A；（3）偏小．

點評 本題考查了學生對阿基米德原理和物體漂浮條件的掌握和運用，此題涉及到的知識點較多，綜合性較強，屬于難題．