Question

18．在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下的猜想：
A．可能跟物体浸入液体的深度有关
B．可能跟物体排开液体的体积有关
C．可能跟液体的密度有关
D．可能跟物体的密度有关
为了验证上述猜想，汪涵同学做了如图甲所示的实验：
他在弹簧测力计下端挂一个铁块，依次把它缓缓地浸入水中不同位置，在这一过程中：
（1）铁块从位置1→2→3的过程中，弹簧测力计的示数变小，说明铁块受到的浮力变大；从位置3→4的过程中，弹簧测力计的示数不变，说明铁块受到的浮力不变．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）通过以上实验可以验证上述猜想B是正确的．（填上面猜想的字母）
（3）如图乙所示，把新鲜的鸡蛋放在水中会下沉．向水中加盐并轻轻搅拌，你会发现鸡蛋上浮，这种现象说明了上述猜想C是正确的（填上面猜想的字母）．
（4）如果要想验证猜想D是否正确，我们该如何设计实验来证明此猜想？（要求：器材自选，简述实验的主要做法或步骤）

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计的示数是越往下越大的，根据1→2→3的过程或3→4的过程中弹簧测力计指针位置的变化来判断弹簧测力计示数的变化；再根据称重法即可判断铁块受到的浮力的变化；
（2）由（1）进一步判断以上实验可以验证的猜想．
（3）向水中加盐，食盐溶化后，水的密度增大；鸡蛋的体积不变，排开水的体积不变，根据阿基米德原理可知鸡蛋受到的浮力增大，再根据物体的浮沉条件判断实验现象；进一步判断影响浮力的因素和验证的猜想；
（4）探究浮力与物体密度的关系时，要控制排开液体的体积和液体的密度，用密度不同物体分别测出它们受到的浮力大小比较．由此设计实验．

解答 解：
（1）由图可知，铁块从位置1→2→3的过程中，排开液体的体积逐渐增大，而弹簧测力计的示数逐渐变小，根据F_浮=G-F_拉，说明铁块受到的浮力变大；
从位置3→4的过程中，铁块都是完全浸没，排开的液体体积不再变化，只改变其深度，弹簧测力计的示数不变，说明铁块受到的浮力不变．
（2）通过1→2→3的过程可知，物体没有完全浸入同种液体时，浸入的深度越大即排开液体的体积越大时，物体受到的浮力越大，故可验证上述猜想B是正确的．
（3）向水中加盐时，鸡蛋排开液体的体积不变，但使液体的密度增大，根据F_浮=ρ_液v_排g可知鸡蛋受到的浮力增大，当F_浮＞G时，鸡蛋将上浮；
由此可知：当排开液体的体积一定时，液体密度越大，受的浮力越大，故可说明猜想C是正确的．
（4）器材：弹簧测力计、烧杯一个、水、细线，体积相同的铜块和铁块；
实验步骤：
①分别用弹簧测力计测出铜块和铁块的重力G_铜和G_铁；  
②将两金属块分别浸没水中，读出弹簧测力计的示数为F′_铜和F′_铁；  
③根据公式F_浮=G-F，分别算出两金属块所受的浮力F_浮（铜）、F_浮（铁）．
若F_浮（铜）=F_浮（铁），则浮力与物体密度无关；否则，有关．
故答案为：
（1）变小；变大；不变；不变；
（2）B；
（3）鸡蛋上浮；C；
（4）实验设计同上．

点评 本实验中主要通过探究了浮力的大小与哪些因素有关，操作简单、现象明显，实验中要明确观察的重点应放在观察物体浸没的程度、弹簧测力计的示数变化，并寻找它们之间的变化关系，最终分析出正确的结论．利用好控制变量法是关键．