Question

6．在探究影响浮力大小因素的实验中，同学们提出了下列3种猜想：
猜想1：浮力大小与物体浸入液体的体积有关．
猜想2：浮力大小与液体密度有关．
猜想3：浮力大小与物体的形状有关．
（1）小红将一块重4.2N的铁块悬挂在弹簧测力计的挂钩上缓慢放入水中，如图甲、乙所示，说明猜想1是正确（选填“正确”或“错误”）的，这一过程中铁块下表面受到水的压强将变大（选填“变大”、“不变”或“变小”）
（2）为了验证猜想2，小红将这个铁块浸没在盐水中，测力计示数如图丙所示，丙图中盐水的密度是1.2×10³kg/m³（结果保留一位小数）．若将绳子剪断，铁块在盐水中将下沉（选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）．
（3）为了验证猜想3，小明将同一橡皮泥做成不同形状，先后放入水中，发现有的漂浮在水面上，有的下沉．由此得出结论：浮力的大小与物体的形状有关，请指出他的实验方法的错误：没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同．

Answer 1

分析 浮力的大小可能与物体浸入液体中的体积有关、可能与液体的密度有关、可能与物体的重力大小有关，实验探究时必须采用控制变量法，即研究与其中一个因素的关系时，控制其它因素一定；根据称重法可知，物体所受浮力的大小等于物体本身的重力减掉浸入液体时弹簧测力计的示数．

解答 解：（1）小红将一块重4.2N的铁块悬挂在弹簧测力计的挂钩上缓慢放入水中，由甲图可知，其示数为4N，乙图的示数为3.7N，铁块浸入水中的体积越大，测力计的示数越小，故浮力的大小与铁块浸入水中的体积有关，猜想1是正确的；由公式p=ρgh可知，深度越深，压强越大；
（2）石块在水中所受到的浮力：F_浮=G-F_示=4.2N-3.7N=0.5N；石块的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10/kg}$=0.5×10^-4m³，
石块受到盐水的浮力：F_浮′=4.2N-3.6N=0.6N，
由F_浮′=ρ_盐水v_排g得：ρ_盐水=$\frac{{F'}_{浮}}{{V}_{排}g}$=$\frac{0.6N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10³kg/m³；
此时铁块受到的重力大于浮力，剪断绳子后，铁块下沉．
（3）探究浮力与物体形状是否有关，应控制物体排开液体的体积相同、液体密度相同而形状不同，小明将同一个橡皮泥做成不同的形状，先后放入水中，发现有的漂浮在水面上，有的下沉，他在实验中没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同，因此得出的结论是错误的．
故答案为：（1）正确；变大；（2）1.2×10³；下沉；（3）没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同．

点评 本题利用了控制变量法解题：就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制，只改变某个变量的大小，而保证其它的变量不变，最终解决所研究的问题．