Question

下面是小宇和小麗在學(xué)習(xí)浮力時(shí)完成的一些實(shí)驗(yàn)：
（1）小宇在水桶中裝半桶水，用手把空的飲料罐按入水中越深，觀察發(fā)現(xiàn)水面升得越高，說(shuō)明飲料罐排開(kāi)水的重力______；同時(shí)感受到手對(duì)罐向下的壓力也越大，這說(shuō)明罐受到向上的浮力______．于是猜想：浮力大小可能跟排開(kāi)水的重力有關(guān)．（變大/變小/不變）
（2）小麗同學(xué)在“探究浮力大小跟排開(kāi)液體重力大小的關(guān)系”時(shí)，用彈簧測(cè)力計(jì)、石塊、燒杯、小桶等進(jìn)行操作測(cè)量，并用照相機(jī)記錄下實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程，如圖A、B、C、D所示．從照片可以看出小麗實(shí)驗(yàn)操作中存在的一處錯(cuò)誤是______；由于疏忽還有一張照片E弄丟了，則照片E測(cè)量的是______．
（3）若按正確方法操作得出四張照片中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別是F₁、F₂、F₃、F₄（F₄為E照片中示數(shù)）．則利用照片______（填照片序號(hào)）中兩次彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可以求出石塊受到的浮力；被排開(kāi)液體的重力為
______（用彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)表示）；如果關(guān)系式______（用彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)表示）成立，就可以得到著名的阿基米德原理．
（4）物體在照片C所示的位置繼續(xù)下沉?xí)r，小麗發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，即石塊受到的浮力______（變大/變小/不變），因此浸沒(méi)在液體中的物體受到的浮力跟浸在液體中的深度______（有/無(wú)）關(guān)．

Answer 1

解：
（1）由飲料罐按入水中越深，發(fā)現(xiàn)水面升得越高，說(shuō)明排開(kāi)水的體積越大，由公式G=mg=ρvg可知飲料罐排開(kāi)水的重力越大，同時(shí)感受到手對(duì)罐向下的壓力也越大，可以知道罐受到向上的浮力在變大，則浮力大小可能跟排開(kāi)液體的重力有關(guān)．
（2）石塊放入水中前，溢水杯應(yīng)該是滿(mǎn)水的，否則排開(kāi)水的體積，即小桶內(nèi)所盛水的體積將小于石塊排開(kāi)水的體積．從照片可以看出小麗實(shí)驗(yàn)操作中存在的一處錯(cuò)誤是：溢水杯中未裝滿(mǎn)水．
要求被排開(kāi)液體的重力，得用桶和水的總重力減去桶的重力才可，所以E是測(cè)量空小桶的重力．
（3）要計(jì)算出石塊的浮力，需要石塊的重力減去石塊在液體中的測(cè)力計(jì)的示數(shù)，則需要讀出A、C兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)．
石塊受到的浮力等于重力減去石塊浸在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即F_浮=F₁-F₂；
已知水桶和水的重，又知空桶重，則排開(kāi)水的重為：G_排=F₃-F₄；
最后關(guān)系式F_浮=G_排，即F₁-F₂=F₃-F₄成立，就可以得到著名的阿基米德原理．
（4）石塊在水中下沉的過(guò)程中，石塊的重力不變，而彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，
由公式F_浮=G_物-F_示可知：浮力不變．
在石塊在水中下沉的過(guò)程中，浮力不變，所以沒(méi)在液體中的物體受到的浮力跟浸在液體中的深度無(wú)關(guān)．
故答案為：（1）變大；變大．
（2）溢水杯中未裝滿(mǎn)水；空小桶的重力．
（3）A和C；F₃-F₄；F₁-F₂=F₃-F₄．
（4）不變；無(wú)．
分析：（1）飲料罐按入水中越深，觀察發(fā)現(xiàn)水面升得越高，說(shuō)明排開(kāi)水的體積越大，可利用公式G=mg=ρvg判斷出飲料罐排開(kāi)水的重力的變化；再由手對(duì)罐向下的壓力也越大，判斷出罐受到向上的浮力的變化．
（2）用溢水法收集物體排開(kāi)的水，應(yīng)將溢水杯裝滿(mǎn)水，然后將物體浸入水中，用其他容器（需先測(cè)出其重力）接住溢出的水，然后再測(cè)出裝有溢出的水的容器的總重力，兩者之差就是物體排開(kāi)水的重力．
本實(shí)驗(yàn)探究的是浮力大小跟排開(kāi)液體重力大小的關(guān)系，從圖中看出還差一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，要求被排開(kāi)液體的重力，已知D圖中桶和液體的重力，所以得求出空小桶的重力，那么E是測(cè)量空小桶的重力．
（3）要計(jì)算出石塊的浮力，需要石塊的重力減去石塊在液體中的測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即F_浮=G_物-F_示，所以要讀出A、C兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)．而被排開(kāi)液體的重力顯而易見(jiàn)為：F₃-F₄；從而可以判斷出關(guān)系式F₁-F₂與關(guān)系式F₃-F₄之間的關(guān)系，如果兩個(gè)關(guān)系式相等，則阿基米德原理成立．
（4）石塊在水中下沉的過(guò)程中，石塊的重力不變，知道彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，可利用公式F_浮=G_物-F_示判斷出石塊受到的浮力的變化；再有浮力的變化判斷出浸沒(méi)在液體中的物體受到的浮力跟浸在液體中的深度是否有關(guān)．
點(diǎn)評(píng)：此題考查浮力大小與什么因素有關(guān)以及阿基米德原理，計(jì)算浮力的方法有四種：①壓力差法；②稱(chēng)重法；③阿基米德原理法；④平衡法．本題關(guān)鍵有：一是知道石塊在水中下沉排開(kāi)水體積的不變，二是利用好稱(chēng)重法測(cè)浮力．