Question

小華在家中從井里提水時，發(fā)現(xiàn)水桶浸沒在水里時很輕，提離水面后變得很重．小華知道，水桶在水里時受到浮力作用，可是水桶受到的浮力有那么大嗎？于是，小華和朋友小強找來工具：測力計、鋁制的水桶（鋁的密度為2.7g/cm³）、刻度尺、繩子等，將水桶浸沒入家中水缸里的水中，當提著滿桶水漸漸離開水面時，小華和小強分別測出對應的彈簧測力計的示數以及水桶上端到水面的距離（水面處記做0m，水面下為負），然后將記錄的數據繪成了圖象，如圖所示．根據圖象，小華用水桶提出水面后繩子的拉力大小，減去水桶浸沒在水里時的拉力大小，算出水桶浸沒在水里時受到的浮力為104N，他大吃一驚：浮力真的很大�。⌒�強卻仍然心存疑慮，他拿出紙，計算了一會兒說，水桶浸沒在水里時受到的浮力應該是4N．
（1）請說說他倆的探究經歷了哪些過程？
（2）你根據他倆繪制的圖象，通過計算分析一下，他倆誰說的對呢？
（3）你能求出水桶中的水有多重嗎？是多少？（繩子所受重力、浮力不計，g取10N/kg）

Answer 1

分析：（1）探究實驗的步驟一般包括：提出問題、猜想或假設、設計實驗、進行實驗、分析和論證、評估、交流，據此分析答題；
（2）計算水桶所受的浮力，應該用空水桶的重力，減去水桶浸沒在水中時繩子的拉力，根據稱重法表示出水桶受到的浮力，根據阿基米德原理表示出受到的浮力，根據密度公式和重力公式表示出水桶的重力，代入數據即可求出水桶浸沒在水里時受到的浮力，然后判斷他倆誰說的對；
（3）水重應等于水桶完全離開水面后繩子的拉力，減去水桶重力，根據密度公式和重力公式求出空水桶重，進一步求出水桶中水的重．

解答：解：（1）根據探究的實驗步驟，他倆的探究經歷過程為：發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、提出問題、設計并進行實驗、收集證據、得出結論、交流與評估；
（2）計算水桶所受的浮力，應該用空水桶的重力，減去水桶浸沒在水中時繩子的拉力，
F_浮=G-F′，即ρ_水gV=ρ_鋁gV-F′，
數據代入得：
（2.7×10³kg/m³-1.0×10³kg/m³）×10N/kg×V=6.8N，
解得：V=4×10^-4m³，
F_浮=ρ_水gV=1.0×10³kg/m³×10N/kg×4×10^-4m³=4N
所以是小強正確．
（3）水重應等于水桶完全離開水面后繩子的拉力，減去水桶重力，
空水桶重：
G=ρ_鋁gV=2.7×10³kg/m³×10N/kg×4×10^-4m³=10.8N，
所以水重G_水=110.8N-10.8N=100N．
答：（1）發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、提出問題、設計并進行實驗、收集證據、得出結論、交流與評估；
（2）小強是正確的；
（3）水桶中的水重為100N．

點評：本題考查了探究實驗的步驟和阿基米德原理、密度公式、重力公式、稱重法求浮力公式的應用，關鍵是從圖象中得出相關的信息和明白水桶浸沒在水里時受到的浮力．