Question

2．小可在學(xué)習(xí)了阿基米德原理后想到“物體受到浮力的大小只跟物體排開(kāi)液體的重力大小有關(guān)嗎？”他猜想“物體受到浮力大小可能還跟物體的密度和浸入液體中的深度有關(guān)．”為了驗(yàn)證猜想，他選取了兩塊體積和形狀都相同的實(shí)心銅塊和鐵塊進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．
（1）鐵塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力為0.5N．
（2）如果要驗(yàn)證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)，小可應(yīng)該選取圖13中的ABDE等四個(gè)步驟（填字母符號(hào)）進(jìn)行對(duì)比．小可已經(jīng)知道銅的密度大于鐵的密度，那么根據(jù)他所選擇的幾個(gè)圖中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)可以知道銅塊受到的浮力等于（選填“大于”、“等于”或“小于”）鐵塊受到的浮力．由此得出物體所受的浮力大小與物體的密度無(wú)關(guān)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）．

（3）小可根據(jù)圖中A、C、D三步進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)隨著物體浸入液體中深度的增加，物體受到的浮力在變大，于是他就得出了物體所受浮力的大小跟浸入液體中的深度有關(guān)的結(jié)論．小可的結(jié)論是錯(cuò)誤（選填“正確或錯(cuò)誤”），其原因是忽視了物體排開(kāi)水的體積的變化．
（4）本實(shí)驗(yàn)采用的物理方法是C．
A．理想實(shí)驗(yàn)法    B．模型法    C．控制變量法    D．類比法
（5）若燒杯底面積為100cm²．不計(jì)燒杯厚度，當(dāng)鐵塊浸沒(méi)在水中后，如圖D，燒杯中的水對(duì)燒杯底部的壓力增加了0.5N，壓強(qiáng)增大了50Pa．

Answer 1

分析 （1）鐵塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力可通過(guò)圖A、D利用稱重法求出；
（2）要驗(yàn)證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)，應(yīng)選擇兩物塊分別浸沒(méi)在水中時(shí)的情況，求出各自的浮力進(jìn)行比較；
（3）探究浮力大小與浸沒(méi)深度的關(guān)系時(shí)，必須保證物體的排水體積不變才行，這也是控制變量法的要求；
（4）本實(shí)驗(yàn)中要探究浮力的大小與多個(gè)變量的關(guān)系，因此，要用到控制變量的方法；
（5）應(yīng)用壓強(qiáng)公式求出壓強(qiáng)的增加量．

解答 解：（1）鐵塊浸沒(méi)在水中時(shí)的浮力F_浮鐵=4.0N-3.5N=0.5N；
（2）利用圖A、D可求出鐵塊浸沒(méi)在水中的浮力，利用圖B、E可求出銅塊浸沒(méi)在水中的浮力，比較可知F_浮鐵=F_浮銅=0.5N，說(shuō)明浮力的大小與物體的密度無(wú)關(guān)；
（3）觀察圖C、D可知，兩次鐵塊排開(kāi)水的體積不同，因此，這一結(jié)論不符合控制變量法的要求，是錯(cuò)誤的；
（4）實(shí)驗(yàn)中探究浮力大小與物體密度、浸沒(méi)深度、排水體積等多個(gè)量的關(guān)系，因此所選用的是控制變量法，選項(xiàng)C符合題意．
（5）當(dāng)鐵塊浸沒(méi)在水中后，如圖D，水給鐵塊一向上的浮力，根據(jù)力的作用是相互的可知，鐵塊也會(huì)給水一向下的壓力，所以燒杯中的水對(duì)燒杯底部增大的壓力△F=G-F=4N-3.5N=0.5N；
鐵塊完全浸沒(méi)在水中，燒杯中的水對(duì)燒杯底部的壓強(qiáng)增大了：△p=$\frac{△F}{S}$=$\frac{0.5N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=50Pa；
故答案為：（1）0.5；（2）ABDE；等于；無(wú)關(guān)；（3）錯(cuò)誤；忽視了物體排開(kāi)水的體積的變化；（4）C；（5）0.5；50．

點(diǎn)評(píng) 稱重法是本實(shí)驗(yàn)中求浮力的基本方法，控制變量法是本實(shí)驗(yàn)中用到的基本研究方法，把握住這兩點(diǎn)才能順利完成本實(shí)驗(yàn)的探究．