Question

【题目】小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和煤油），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究，探究过程及有关数据如图所示.

（1）金属块浸没在水中时所受的浮力是__________N.

（2）观察ABCD四个图（填图的序号）可得出金属块受到浮力大小与__________有关.

（3）上述设计方案，采用的实验方法是__________.

A．控制变量法 B．转换法 C．模型法 D．等效替代法

（4）小明同学还想在实验室继续验证阿基米德原理，并设计如图所示的两种实验方案：

①方案一，小刚用石块按如图甲所示的实验步骤依次进行实验。

a. 由图甲可知，石块浸没在水中受到的浮力F浮=0.5N，排开水的重力G排=_________N，发现F浮≠G排，造成这种结果的原因可能是_________.

A．整个实验过程中，弹簧测力计都没有校零

B．步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部

②方案二，如图乙所示，小明同学将装满水的溢水杯放在升降台C上，用升降台来调节溢水杯的高度。当小明逐渐调高升降台，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计A的示数_________（选填“变大”、“变小”或“不变”），且弹簧测力计A示数的变化量_________ B示数的变化量（选填“大于”、“小于”或“等于”），从而证明了F浮=G排.

③图乙中，若已知重物为边长10cm，重15N的实心正方体，重物刚接触水面后，升降台又上升了6cm，则A弹簧测力计的示数为_________N（弹簧测力计每1N的刻度线间距为1cm）。

Answer 1

【答案】4 排开液体体积 A 0.4 B 变小 相等 12

【解析】

第一空．物体在空气中的重力G=10N，浸没在水中时弹簧测力计的示数F拉=6N，根据称重法得：F浮=G-F拉=10N-6N=4N；

第二空．由ABCD四个图可知，当金属块浸入水中的体积越来越大时，弹簧测力计的的示数越来越小，即金属块受到的浮力越来越大，说明金属块受到浮力大小与排开液体体积有关；

第三空．题中在探究浮力与金属块排开液体体积的关系时控制液体密度不变，改变金属块浸入液体的体积；探究浮力与液体密度的关系时控制金属块排开液体体积不变；故采用的实验方法是控制变量法；

第四空．排开水的重力G排=F4-F2=1.9N-1.5N=0.4N；

第五空．若弹簧测力计都没有校零，那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数，那么所得浮力与排开水的重力大小应相等，故A不可能；

步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部，容器对石块有支持力，测的F3偏小，则利用F浮=F1-F3偏大，所以B有可能。

第六空．重物浸入水中的体积越来越大时，排开液体的体积变大，根据可知，重物受到的浮力变大，因为F浮=G-F示，所以弹簧测力计A的示数F示=G-F浮变小；

第七空．又因为重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大，所以弹簧测力计B的示数变大；根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等；

第八空．物体未浸入水中时，弹簧测力计示数等于G，平台又上升后，由于物体受浮力，所以弹簧测力计示数会减小，且弹簧测力计每1N的刻度线间距为1cm，设物体静止时弹簧缩短了hcm，此时物体浸入水中的深度为（6-h）cm，弹簧测力计示数为：

F=G-1N/cm×h；

此时弹簧测力计拉力、浮力与物体重力平衡，所以：F+F浮=G；

即：（15N-1N/cm×h）+1.0×103kg/m3×10N/kg×100×（6-h）×10-6m3=15N，

解得：h=3cm，

所以弹簧测力计示数：F=15N-1N/cm×3cm=12N。