Question

在物理課外小組活動時，老師拿來了外觀上沒有什么差別的兩杯液體，并且告訴小明和小麗，兩杯液體分別是清水和鹽水，不能用嘴嘗，讓小明和小麗把它們區分開．
小麗在實驗室借來了兩個完全相同的燒杯，一個量筒和一臺沒有砝碼的天平．小明則借來了一個彈簧測力計，一個鉤碼，一個燒杯．
（1）請你根據小明和小麗所準備的器材，設想出他們要采用的方法：
小麗的方法：（簡述操作過程）

用量筒量出相同體積的水和鹽水，分別倒入兩個相同的燒杯中，再將兩個燒杯放在天平左右兩盤，質量大的為鹽水

．
小明的方法：（簡述操作過程）

將鉤碼分別浸沒在水和鹽水中，用測力計分別測出拉力，拉力大的為水

．
通過實驗認識了浮力后，小軍和小民班的同學在老師的引導下，繼續對“浮力的大小與哪些因素有關”進行了實驗探究．
首先，他們對“浮力的大小與哪些因素有關”進行了猜想，在老師的幫助下將同學們的猜想歸納如下：
猜想1：浮力的大小可能與物體的質量有關；
猜想2：浮力的大小可能與液體的密度有關；
猜想3：浮力的大小可能與物體浸入液體的深度有關；
猜想4：浮力的大小可能與物體浸入液體的體積有關．
（2）小軍所在組的同學為了驗證猜想1和猜想2，選用了體積相同、質量不同的三個圓柱形物體A、B、C并測出了它們的重分別為4N、4.5N和5N，然后進行了如圖所示的實驗．
①比較圖中序號為a、b、c的三次實驗，得出的結論是：浮力的大小與

物體的質量無關

．
②比較圖中序號為

a

、

d

、

e

的三次實驗可以得出結論：浮力的大小與液體的密度有關；液體的密度越大，同一物體受到的浮力也越大．
（3）猜想3是小民所在組的同學提出的，請你舉出一個生活中的實例來支持他們的猜想．

在水下提升打撈的物體時，在物體未到達水面之前時，施加的拉力保持不變

．
（4）小民所在組的同學為了驗證猜想3，選用了與小軍所在組相同的圓柱形物體A，進行了f圖所示的實驗，得到的實驗數據如下表：
物體A：底面積20cm²、高5cm的圓柱體，液體：酒精

實驗序號	1	2	3	4	5
物體浸入液體的深度h/cm	1	3	5	7	9
受到的浮力F浮/N	0.2	0.5	0.8	0.8	0.8

分析上表中的實驗數據，得到的實驗結論是：

浮力的大小與物體浸入液體的深度無關，與物體排開液體的體積有關

．
之后，他們在與其他組同學交流的基礎上，在老師的引導下繼續進行著探究…

Answer 1

分析：（1）小麗根據鹽水的密度大于清水的密度，相同體積的鹽水和清水，鹽水的質量大．
小明的實驗依據是阿基米德原理，F_浮=G_排，即物體在液體中受即到的浮力等于它排開的液體的重力．鉤碼的體積不變，排開的清水的體積和排開的鹽水的體積相同，因為鹽水的密度大于清水的密度，所以排開的鹽水質量大，鉤碼在鹽水中受到的浮力大，測力計上顯示的拉力就小．
（2）根據控制變量法分析，
①比較序號為a、b、c的三次實驗的物體所受浮力的大小變化和變化的因素---物體的質量之間的關系；
②根據得出結論應比較找出其它因素相同，只液體的密度不同的改變三次實驗，即是可以得出那樣結論的實驗；
（3）根據猜想3舉出一個物體浸入液體的深度不同的生活中的實例即可．
（4）①比較實驗序號3、4、5三次實驗的物體所受浮力的大小變化和變化的因素---物體浸入液體的深度之間的關系；
②比較實驗序號1、2、3三次實驗的物體所受浮力的大小變化和變化的因素---物體排開液體的體積之間的關系．

解答：解：（1）①小麗在實驗室借來了兩個完全相同的燒杯，一個量筒和一臺沒有砝碼的天平．小麗的實驗依據是鹽水的密度大于清水的密度，相同體積的鹽水和清水，鹽水的質量大于清水的質量．所以用量筒量出相同體積的水和鹽水，分別倒入兩個相同的燒杯中，再將兩個燒杯放在天平左右兩盤，質量大的為鹽水；
②小明的實驗依據是阿基米德原理，F_浮=G_排，受到浮力小的鉤碼用的拉力大．所以將鉤碼分別浸沒在水和鹽水中，用測力計分別測出拉力，拉力大的為水．
（2）①序號為a、b、c的三次實驗中，物體排開液體的體積和浸沒的液體都相同，不同因素是物體的質量；由圖可知測力計的示數分別為：3N、3.5N、4N，而三個圓柱形物體A、B、C的重分別為4N、4.5N和5N，根據稱重法，則所受浮力分別為1N、1N、1N，可見浮力相等，于是可得結論是：浮力的大小與物體的質量無關；
②要想研究浮力的大小與液體的密度的關系，根據控制變量法，需保持物體排開液體的物體的體積、物體的質量、浸沒的深度等因素相同，變化的量是液體的密度；則符合要求的實驗是：a、d、e三次實驗．
（3）浮力的大小與物體浸入液體的深度之間關系的例子如：
在水下提升打撈的物體時，物體所處的深度不同但未到達水面之前，施加的拉力保持不變；則說明浮力的大小與物體浸入液體的深度無關．
（4）實驗序號為1、2、3的三次實驗中，物體的體積和液體的密度都相同，不同因素是物體排開液體的體積．由表中數據可得結論是：浮力的大小與物體排開液體的體積有關；
實驗序號為3、4、5的三次實驗中，物體排開液體的體積和液體的密度都相同，不同因素是物體所處的深度．由表中數據可得結論是：浮力的大小與物體所處的深度無關；
故答案為：
（1）用量筒量出相同體積的水和鹽水，分別倒入兩個相同的燒杯中，再將兩個燒杯放在天平左右兩盤，質量大的為鹽水；
將鉤碼分別浸沒在水和鹽水中，用測力計分別測出拉力，拉力大的為水．
（2）物體的質量無關；a、d、e；
（3）在水下提升打撈的物體時，物體所處的深度不同但未到達水面之前，施加的拉力保持不變．說明浮力的大小與物體浸入液體的深度無關．
（4）浮力的大小與物體浸入液體的深度無關，與物體排開液體的體積有關．

點評：本題中稱重法測量浮力和控制變量法的運用是本實驗操作和分析的關鍵；易錯點在于對圖的觀察，找出實驗中控制不變的量是哪些；改變的物理量是哪一個；這是解答本題的難點．