Question

剛剛學習完有關浮力的知識，小明同學通過網(wǎng)絡了解到“遠征號”潛水艇在東海執(zhí)行任務時是潛行在海水中，執(zhí)行完任務回到長江后又會浮出水面．小明同學想：潛水艇的下潛和上浮應滿足什么條件呢？于是，他找來如圖1所示器材，進行了如下探究：
（1）探究物體上浮的條件
A．在量筒中注入適量水，讀出量筒中水的體積V₁；
B．將適量小螺絲釘放入塑料瓶中，旋緊瓶蓋，放入水中，使塑料瓶能夠漂浮在水面上，讀出此時水面刻度V₂；
C．取出塑料瓶，擦干凈水，用彈簧測力計測出塑料瓶和小螺絲釘?shù)目傊亓�G；
D．根據(jù)______原理可求得塑料瓶受到的浮力F_浮=______（用已知的物理量和直接測量的物理量表示）．
E．分析比較______的大小關系即可得出物體上浮的條件．
（2）探究物體下沉的條件
A．取出塑料瓶，向塑料瓶中繼續(xù)添加小螺絲釘，直至旋緊瓶蓋放入水中后，可觀察到塑料瓶下沉；
B．取出塑料瓶，用抹布擦干凈水，將其掛在彈簧測力計下，如圖2（a）所示，測出其重力G為______N；
C．將塑料瓶浸沒水中，此時彈簧測力計的示數(shù)如圖2（b）所示，則塑料瓶受到的浮力F_浮為______N；
D．分析比較數(shù)據(jù)可得出物體下沉的條件是______．

探究討論：（1）小塑料瓶本身就能浮在水面，而小明在探究物體上浮條件時，卻向塑料瓶中放入了適量的小螺絲釘，他這樣做的好處是______．
（2）小明在探究物體上浮的條件時存在的問題是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)阿基米德原理，小塑料瓶受到的浮力等于塑料瓶排開水的重力，由密度公式的變形公式及G=mg求出塑料瓶受到的浮力；根據(jù)塑料瓶受到的浮力與重力的關系可以得出物體上浮的條件．
（2）根據(jù)圖示彈簧測力計確定彈簧測力計的分度值，讀出彈簧測力計的示數(shù)；小瓶所受重力與小瓶浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)之差等于小瓶受到的浮力；分析實驗數(shù)據(jù)可以知道物體下沉的條件．
（3）①增加塑料瓶越的重力，可以減小實驗誤差；②為了探究物體上浮的條件，最初應讓物體浸沒在水中．
解答：解：（1）C、根據(jù)阿基米德原理可求得塑料瓶受到的浮力等于塑料瓶排開水的重力，
即F_浮=m_水g=ρ_水V_排g=ρ_水（V₂-V₁）g=ρ_水g（V₂-V₁）．
D、分析比較浮力和重力的大小關系即可得出物體上浮的條件．
（2）B、由圖2（a）可知，彈簧測力計的分度值是0.2N，彈簧測力計的示數(shù)是2.4N，塑料瓶重力G=2.4N；
C、由圖2（b）可知，彈簧測力計的分度值是0.2N，彈簧測力計的示數(shù)是1.8N，塑料瓶所受到的浮力為F_浮=2.4N-1.8N=0.6N；
D、由實驗步驟可知，F(xiàn)_浮＜G，此時所料瓶下沉，因此物體下沉的條件是F_浮＜G．
探究討論：（1）向塑料瓶中放入了適量的小螺絲釘，他這樣做的好處是：可以增大小塑料瓶的重力以減小誤差．
（2）小明在探究物體上浮的條件時存在的問題是：小塑料瓶沒有浸沒在水中．
故答案為：（1）阿基米德；ρ_水g（V₂-V₁）；浮力和重力．（2）2.4；0.6；F_浮＜G．
探究討論：可以增大小塑料瓶的重力以減小誤差；小塑料瓶沒有浸沒在水中．
點評：本題考查探究物體的浮沉條件的實驗，在實驗中應注意實驗原理、彈簧秤的讀數(shù)、實驗中的注意事項等；本題主要考查學生對控制變量法的掌握，控制變量法是初中物理實驗探究中經(jīng)常采用的方法，一定要會運用這種方法研究問題．