Question

16．【猜想假設(shè)】小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，請你根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)探究回答下列問題：
（1）在c與e兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與液體密度的關(guān)系；根據(jù)A與E兩圖所標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力為2.4N．
（2）在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出：物體A的體積為200cm³，鹽水的密度為1.2×10³kg/m³，物體A的密度為4×10³kg/m³．
（3）小明對ABCD四個步驟進(jìn)行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時與深度有關(guān)，有時與深度又無關(guān)．對此正確的解釋是浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當(dāng)物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關(guān)．
（4）本實(shí)驗(yàn)在探究“浮力的大小與那些因素”有關(guān)時，選用了不同液體并進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，其目的是為了A（選填字母序號）
A，尋找普遍規(guī)律      B．取平均值減小誤差
（5）該實(shí)驗(yàn)探究主要運(yùn)用的科學(xué)探究方法是控制變量法．

Answer 1

分析 （1）影響浮力大小的因素是液體的密度和物體排開液體的體積，要探究浮力和其中一個因素的關(guān)系，就要采用控制變量法控制另外一個因素一定；
根據(jù)F_浮=G-F計(jì)算出在鹽水中受到的浮力；
（2）根據(jù)F_浮=G-F計(jì)算出在水中受到的浮力；根據(jù)阿基米德的變形公式V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計(jì)算出物體A的體積，根據(jù)ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$計(jì)算出鹽水的密度；根據(jù)重力計(jì)算公式和密度公式求出物體A的密度；
（3）根據(jù)公式F_浮=ρ_液gV_排分析浮力與V_排的關(guān)系．
（4）實(shí)驗(yàn)分為探究性實(shí)驗(yàn)和測量型實(shí)驗(yàn)，測量型實(shí)驗(yàn)的目的是取平均值減小誤差，探究性實(shí)驗(yàn)，多次測量的目的是尋找普遍規(guī)律；
（5）物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題．每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫做控制變量法．

解答 解：（1）分析圖c與e，排開液體的體積相同，液體的密度不同，可得出浮力的大小與排開液體密度有關(guān)；
由圖a與e可知，A在鹽水中受到的浮力：F_浮′=G-F′=8N-5.6N=2.4N；
（2）由圖a與c可知，A在水中受到的浮力：F_浮=G-F=8N-6N=2N；
由F_浮=ρ_液gV_排可知，物體A的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×0N/kg}$=2×10^-4m³=200cm³；
鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
由G=mg可知，A的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg，
A的密度：ρ_A=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
（3）由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當(dāng)物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關(guān)．
（4）實(shí)驗(yàn)分為探究性實(shí)驗(yàn)和測量型實(shí)驗(yàn)，測量型實(shí)驗(yàn)的目的是取平均值減小誤差，而此實(shí)驗(yàn)是探究性實(shí)驗(yàn)，多次測量的目的是尋找普遍規(guī)律，故A正確．
（5）在探究浮力的大小與液體密度關(guān)系時，控制排開水的體積不變，因此該實(shí)驗(yàn)探究主要運(yùn)用的科學(xué)探究方法是控制變量法．
故答案為：（1）液體密度；2.4；（2）200；1.2×10³；4×10³；（3）浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當(dāng)物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關(guān)；（4）A；（5）控制變量法．

點(diǎn)評 此題是探究影響浮力大小的因素實(shí)驗(yàn)，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應(yīng)用，同時考查了有關(guān)浮力公式的應(yīng)用，在（2）中確定V_排相等是解決此題的關(guān)鍵．