Question

下面是小宇和小麗在學習浮力時完成的一些實驗：
（1）小宇在水桶中裝半桶水，用手把空的飲料罐按入水中越深，觀察發現水面升得越高，說明飲料罐排開水的重力______；同時感受到手對罐向下的壓力也越大，這說明罐受到向上的浮力______．于是猜想：浮力大小可能跟排開水的重力有關．（變大/變小/不變）
（2）小麗同學在“探究浮力大小跟排開液體重力大小的關系”時，用彈簧測力計、石塊、燒杯、小桶等進行操作測量，并用照相機記錄下實驗操作的過程，如圖A、B、C、D所示．從照片可以看出小麗實驗操作中存在的一處錯誤是______；由于疏忽還有一張照片E弄丟了，則照片E測量的是______．
（3）若按正確方法操作得出四張照片中彈簧測力計的示數分別是F₁、F₂、F₃、F₄（F₄為E照片中示數）．則利用照片______（填照片序號）中兩次彈簧測力計的讀數可以求出石塊受到的浮力；被排開液體的重力為
______（用彈簧測力計的示數表示）；如果關系式______（用彈簧測力計的示數表示）成立，就可以得到著名的阿基米德原理．
（4）物體在照片C所示的位置繼續下沉時，小麗發現彈簧測力計的示數不變，即石塊受到的浮力______（變大/變小/不變），因此浸沒在液體中的物體受到的浮力跟浸在液體中的深度______（有/無）關．

Answer 1

【答案】分析：（1）飲料罐按入水中越深，觀察發現水面升得越高，說明排開水的體積越大，可利用公式G=mg=ρvg判斷出飲料罐排開水的重力的變化；再由手對罐向下的壓力也越大，判斷出罐受到向上的浮力的變化．
（2）用溢水法收集物體排開的水，應將溢水杯裝滿水，然后將物體浸入水中，用其他容器（需先測出其重力）接住溢出的水，然后再測出裝有溢出的水的容器的總重力，兩者之差就是物體排開水的重力．
本實驗探究的是浮力大小跟排開液體重力大小的關系，從圖中看出還差一個實驗步驟，要求被排開液體的重力，已知D圖中桶和液體的重力，所以得求出空小桶的重力，那么E是測量空小桶的重力．
（3）要計算出石塊的浮力，需要石塊的重力減去石塊在液體中的測力計的示數，即F_浮=G_物-F_示，所以要讀出A、C兩個彈簧秤的讀數．而被排開液體的重力顯而易見為：F₃-F₄；從而可以判斷出關系式F₁-F₂與關系式F₃-F₄之間的關系，如果兩個關系式相等，則阿基米德原理成立．
（4）石塊在水中下沉的過程中，石塊的重力不變，知道彈簧測力計的示數不變，可利用公式F_浮=G_物-F_示判斷出石塊受到的浮力的變化；再有浮力的變化判斷出浸沒在液體中的物體受到的浮力跟浸在液體中的深度是否有關．
解答：解：
（1）由飲料罐按入水中越深，發現水面升得越高，說明排開水的體積越大，由公式G=mg=ρvg可知飲料罐排開水的重力越大，同時感受到手對罐向下的壓力也越大，可以知道罐受到向上的浮力在變大，則浮力大小可能跟排開液體的重力有關．
（2）石塊放入水中前，溢水杯應該是滿水的，否則排開水的體積，即小桶內所盛水的體積將小于石塊排開水的體積．從照片可以看出小麗實驗操作中存在的一處錯誤是：溢水杯中未裝滿水．
要求被排開液體的重力，得用桶和水的總重力減去桶的重力才可，所以E是測量空小桶的重力．
（3）要計算出石塊的浮力，需要石塊的重力減去石塊在液體中的測力計的示數，則需要讀出A、C兩個彈簧秤的讀數．
石塊受到的浮力等于重力減去石塊浸在水中時彈簧測力計的示數，即F_浮=F₁-F₂；
已知水桶和水的重，又知空桶重，則排開水的重為：G_排=F₃-F₄；
最后關系式F_浮=G_排，即F₁-F₂=F₃-F₄成立，就可以得到著名的阿基米德原理．
（4）石塊在水中下沉的過程中，石塊的重力不變，而彈簧測力計的示數不變，
由公式F_浮=G_物-F_示可知：浮力不變．
在石塊在水中下沉的過程中，浮力不變，所以沒在液體中的物體受到的浮力跟浸在液體中的深度無關．
故答案為：（1）變大；變大．
（2）溢水杯中未裝滿水；空小桶的重力．
（3）A和C；F₃-F₄；F₁-F₂=F₃-F₄．
（4）不變；無．
點評：此題考查浮力大小與什么因素有關以及阿基米德原理，計算浮力的方法有四種：①壓力差法；②稱重法；③阿基米德原理法；④平衡法．本題關鍵有：一是知道石塊在水中下沉排開水體積的不變，二是利用好稱重法測浮力．