Question

9．同学们在探究“影响浮力大小的因素”时，进行了如下的实验．
（1）器材如图乙，质地均匀的长方体物块带有标记线A、B（ρ_物＞ρ_水）．根据实验数据小东得出了“浮力大小与物体排开液体的体积”的定性结论，请你写出他得出结论的分析过程．
（2）小红对实验数据进行了进一步的分析，得出“物体浸没前，浮力的大小与物体浸在液体的深度也有关系”的结论．你认为这个结论得出的分析过程是否科学？请说明理由．
（3）小方用实验验证了“小红的结论”不正确．他对长方体进行了改进，在长方体表面标上等距离的线，在两边中点分别固定了挂钩a和b，如图甲所示，请你写出验证“小红的结论”是错误的实验操作与分析过程．

Answer 1

分析 （1）将物体放入液体中，使液面分别处在A、B和浸没在液体中，记下对应的弹簧测力计的示数F，根据F_浮=F-F′得出结论；
（2）浮力大小与物体排开液体的体积、排开液体的密度大小有关，故在研究浮力大小与物体浸在水中深度的关系时，应控制物体排开水的体积不变才能得出正确的结论；
（3）在控制物体排开液体体积不变的前提下，改变物体浸入液体中的深度，根据F_浮=G-F，比较两种情况下的浮力大小，从而说明小红的结论是错误的．

解答 解：（1）由图乙可知，V_排1＜V_排2＜V_排3，根据F_浮=F-F′，弹簧测力计的示数越小（变小），浮力越大（变大），即F_浮1＜F_浮2＜F_浮3，由此得出
“液体密度一时，物体排开液体的体积越大，浮力越大”的定性结论；
（2）根据F_浮=ρ_液gV_排知：浮力大小与物体排开液体的体积、排开液体的密度大小有关．在密度不变的前提下，研究浮力的大小与物体浸在液体深
度的关系时，应控制物体排开液体的体积不变，但小红没有控制物体排开液体的体积不变，因此，无法确定是排开液体的体积因素，还是深度因素影响了浮力的大小，所以不科学；
（3）①实验过程：用弹簧测力计测出长方体的重力G，再用弹簧测力计分别挂在长方体a和b点，让长方体物块放平，按图中标记，分别进入液体中三分之二（或三分之一）的体积（挂a点浸入水的深度大于挂b点浸入水的深度），记下弹簧测力计的示数F₁、F₂；
②分析论证：计算出F_浮1=G-F₁与F_浮2=G-F₂，比较发现F_浮1=F_浮2，从而说明：物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度无关．

点评 本题设计巧妙，澄清了有关影响浮力大小常见错误的认识，加深了对影响浮力大小的因素的正确理解；同时，考察了学生对实验的分析论证能力、对实验方案的设计能力、对结论的评估能力和语言表达能力，引导学生以科学的方法、科学的实验支持正确的结论．