Question

【題目】物理興趣小組的小王和小李想知道中國“遠征號”潛水艇在南海中執行任務時是如何實現浮沉的，他們用一個小塑料空藥瓶、干抹布、彈簧測力計等器材做了“探究物體浮沉條件”的實驗，如圖所示。請你在下面橫線上填入相應正確的內容。

（1）他們首先探究物體下沉的條件，過程如下：

A．將部分螺母放入塑料瓶中，旋緊瓶蓋，浸沒水中松手后，觀察到小瓶下沉；

B．取出小瓶，用抹布擦干小瓶；

C．將小瓶掛在彈簧測力計下，見圖（a），測出其重力為_____；

D．將小瓶浸沒水中，彈簧測力計示數見圖（b），則小瓶受到的浮力為_____N；

E．分析比較數據得出物體下沉的條件_____。

（2）他們接著探究物體上浮的條件，過程如下

A．取出小瓶，_____；

B．用彈簧測力計測出小瓶的重力；

C．將小瓶浸沒水中松手后，觀察到小瓶上浮，在小瓶露出水面前，它受到的浮力_____。（選填“變大”、“變小”或者“不變）

D．分析比較得出物體上浮的條件：_____。

做完實驗，小王和小李將圖（c）潛水艇結構模型與做實驗所用的小藥瓶進行類比分析，終于明白了：潛水艇與小藥瓶實現浮沉有共同之處，即是_____。

（3）同組的小張還想利用溢水杯、小口徑量筒（口徑比玻璃鋼小）水以及常見生活材料，測量玻璃鋼的密度，實驗步驟如圖所示。

A．把一不吸水泡沫塊輕輕放入溢水杯中使之漂浮在水面，溢水杯中水溢出，量筒中水的體積為10mL；

B．用細線系住玻璃鋼，將玻璃鋼輕輕放入溢水杯，玻璃鋼沉至杯底，量筒中水的體積為30mL；

C．取出玻璃鋼并輕輕放置在泡沫塊上方，泡沫塊和玻璃鋼漂浮在水面，量筒中水的體積為40mL；

①由上述步驟，可知道玻璃鋼的密度是_____g/cm3；

②步驟C中溢水杯對水平臺的壓力_____（選填“大于”、“小于”或“等于”）步驟A中溢水杯對水平臺的壓力。

Answer 1

【答案】2.40.6F浮<G用抹布擦干小瓶取出螺母，旋緊瓶蓋不變F浮>G靠改變自身的重力實現浮沉1.5等于

【解析】

(1)C、由圖(a)可知，彈簧測力計的分度值是0.2N，彈簧測力計的示數是2.4N，塑料瓶重力G＝2.4N；D. 由圖(b)可知，彈簧測力計的分度值是0.2N，彈簧測力計的示數是1.8N，塑料瓶所受到的浮力為F浮＝2.4N1.8N＝0.6N；E. 由實驗步驟可知，F浮<G，此時所料瓶下沉，因此物體下沉的條件是F浮<G.(2)A、為了觀察瓶子的上浮，故應將螺母倒出，減小瓶子的重力，并且為了準確應將瓶子外面的水擦干；C. 由于瓶子的體積沒有變化，故由阿基米德定律可知，物體在露出水面前其浮力應等于有螺母時的浮力0.6N.D. 由實驗步驟可知，F浮>G，此時所料瓶上浮，因此物體上浮的條件是F浮>G.因此潛水艇和小瓶上浮、下沉都是通過改變自身重力實現的。（3）①泡沫漂浮，V排1＝10ml＝10cm3＝1×10-5m3，泡沫的重力：G泡＝F泡浮＝ρ水gV排1＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-5m3＝0.1N，泡沫和玻璃鋼一起漂浮，V排2＝40ml＝40cm3＝5×10-5m3，對泡沫和玻璃鋼進行受力分析可得：G泡+G玻璃鋼＝F浮總＝ρ水gV排2，所以，玻璃鋼的重力：G玻璃鋼＝ρ水gV排2-G泡＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-5m30.1N＝0.3N，由G＝mg可得，玻璃鋼的質量：m玻璃鋼＝＝0.03kg，由步驟A與B可知，玻璃鋼的體積：V玻璃鋼＝30ml10ml＝20ml＝20cm3＝2×10-5m3，玻璃鋼的密度：ρ玻璃鋼＝＝1.5×103kg/m3＝2g/cm3；②在步驟A與C中，排出的水的重力等于水中漂浮物的重力，故溢水杯對水平臺的壓力不變，所以步驟C中溢水杯對水平臺的壓力等于步驟A中溢水杯對水平臺的壓力。