Question

媛媛和海紅同學想知道中國“遠征號”潛水艇在南海中執行任務是如何實現浮沉的？她們準備了一個小塑料空藥瓶、干抹布、彈簧測力計、燒杯等器材，模擬潛水艇浮沉，做了“探究物體浮沉條件”的實驗．請你在下面橫線上填人相應正確的內容．
（1）她們首先探究物體下沉的條件，并按如圖（a）、（b）測量了一些量，過程如下：
A．將部分螺母放人塑料瓶中，旋緊瓶蓋，浸沒水中松手后，觀察到小瓶下沉；
B．撈出小瓶，用抹布擦干小瓶；
C．將小瓶掛在彈簧測力計下，讀出其重力為______N；
D．將小瓶浸沒水中，如圖b所示，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為：______．
（2）她們接著探究物體上浮的條件，過程如下：
A．撈出小瓶，用抹布擦干小瓶，______，旋緊瓶蓋；
B．用彈簧測力計測出此時小瓶的重力；
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______上面（1）A步驟中小瓶下沉時的浮力（填“大于”、“小于”或“等于”），判斷的依據是：______；
D．分析比較數據得出物體上浮的條件為：______．
（3）做完實驗，她們將圖（c）潛水艇結構模型與實驗所用的小藥瓶進行比較，發現潛水艇與小藥瓶實現浮沉有共同之處．潛水艇的原理是靠改變______而實現浮沉的．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據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；小瓶所受重力與小瓶浸沒在水中時彈簧測力計的示數之差等于小瓶受到的浮力；分析實驗數據可以知道物體下沉的條件．
（2）根據阿基米德原理，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．
（3）潛水艇浸沒在水中，潛水艇的體積不變（排開水的體積不變），受到的浮力不變；通過讓海水進、出壓力艙改變潛水艇受到的重力，根據物體的浮沉條件分析是怎么上浮或下沉的．
解答：解：（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=2.4N-1.8N=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．撈出小瓶，用抹布擦干小瓶，取出螺母，旋緊瓶蓋；
C、根據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，
根據F_浮=ρ_液gV_排，其中ρ_液和V_排未變，所以F_浮不變，即F_浮=m_水g=ρ_水V_排g=ρ_水（V₂-V₁）g=ρ_水g（V₂-V₁）．
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．
（3）潛水艇靠向水艙內充水和排水，來改變潛水艇的重力；而潛水艇由于排開液體體積不變，所受浮力不變；所以通過改變自身重力來改變潛水艇的浮沉．
故答案為：（1）2.4；0.6；浮力小于重力．   
（2）取出螺母；等于；根據F_浮=ρ_液gV_排，其中ρ_液和V_排未變，所以F_浮不變；浮力大于重力．
（3）自身的重力．
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、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常采用的方法，一定要會運用這種方法研究問題．