Question

【題目】小明同學用一個彈簧測力計、一個金屬塊、兩個相同的燒杯（分別裝有一定量的水和煤油），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究，探究過程及有關數據如圖所示.

（1）金屬塊浸沒在水中時所受的浮力是__________N.

（2）觀察ABCD四個圖（填圖的序號）可得出金屬塊受到浮力大小與__________有關.

（3）上述設計方案，采用的實驗方法是__________.

A．控制變量法 B．轉換法 C．模型法 D．等效替代法

（4）小明同學還想在實驗室繼續驗證阿基米德原理，并設計如圖所示的兩種實驗方案：

①方案一，小剛用石塊按如圖甲所示的實驗步驟依次進行實驗。

a. 由圖甲可知，石塊浸沒在水中受到的浮力F浮=0.5N，排開水的重力G排=_________N，發現F浮≠G排，造成這種結果的原因可能是_________.

A．整個實驗過程中，彈簧測力計都沒有校零

B．步驟C中，石塊浸沒后，碰觸到溢水杯底部

②方案二，如圖乙所示，小明同學將裝滿水的溢水杯放在升降臺C上，用升降臺來調節溢水杯的高度。當小明逐漸調高升降臺，發現隨著重物浸入水中的體積越來越大，彈簧測力計A的示數_________（選填“變大”、“變小”或“不變”），且彈簧測力計A示數的變化量_________ B示數的變化量（選填“大于”、“小于”或“等于”），從而證明了F浮=G排.

③圖乙中，若已知重物為邊長10cm，重15N的實心正方體，重物剛接觸水面后，升降臺又上升了6cm，則A彈簧測力計的示數為_________N（彈簧測力計每1N的刻度線間距為1cm）。

Answer 1

【答案】4 排開液體體積 A 0.4 B 變小 相等 12

【解析】

第一空．物體在空氣中的重力G=10N，浸沒在水中時彈簧測力計的示數F拉=6N，根據稱重法得：F浮=G-F拉=10N-6N=4N；

第二空．由ABCD四個圖可知，當金屬塊浸入水中的體積越來越大時，彈簧測力計的的示數越來越小，即金屬塊受到的浮力越來越大，說明金屬塊受到浮力大小與排開液體體積有關；

第三空．題中在探究浮力與金屬塊排開液體體積的關系時控制液體密度不變，改變金屬塊浸入液體的體積；探究浮力與液體密度的關系時控制金屬塊排開液體體積不變；故采用的實驗方法是控制變量法；

第四空．排開水的重力G排=F4-F2=1.9N-1.5N=0.4N；

第五空．若彈簧測力計都沒有校零，那么四次測量結果都應加上測量前彈簧測力計示數，那么所得浮力與排開水的重力大小應相等，故A不可能；

步驟C中，石塊浸沒后，碰觸到溢水杯底部，容器對石塊有支持力，測的F3偏小，則利用F浮=F1-F3偏大，所以B有可能。

第六空．重物浸入水中的體積越來越大時，排開液體的體積變大，根據可知，重物受到的浮力變大，因為F浮=G-F示，所以彈簧測力計A的示數F示=G-F浮變小；

第七空．又因為重物浸入水中的體積越來越大時，溢出水的體積變大、溢出水的質量變大、溢出水受到的重力變大，所以彈簧測力計B的示數變大；根據阿基米德原理可知，物體所受浮力的大小和排開液體的重力相等，所以彈簧測力計A示數的變化量和彈簧測力計B的示數變化量相等；

第八空．物體未浸入水中時，彈簧測力計示數等于G，平臺又上升后，由于物體受浮力，所以彈簧測力計示數會減小，且彈簧測力計每1N的刻度線間距為1cm，設物體靜止時彈簧縮短了hcm，此時物體浸入水中的深度為（6-h）cm，彈簧測力計示數為：

F=G-1N/cm×h；

此時彈簧測力計拉力、浮力與物體重力平衡，所以：F+F浮=G；

即：（15N-1N/cm×h）+1.0×103kg/m3×10N/kg×100×（6-h）×10-6m3=15N，

解得：h=3cm，

所以彈簧測力計示數：F=15N-1N/cm×3cm=12N。