Question

【題目】某小組同學(xué)探究“浸在水中時(shí)，物體所受浮力的大小”。

（1）①首先，他們進(jìn)行“比一比，誰(shuí)的小船貨物裝得多”的活動(dòng)，裝載貨物前后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖所示。請(qǐng)你仔細(xì)觀察、比較圖（a）和（b），并簡(jiǎn)要描述相關(guān)現(xiàn)象：_______。

由此，三位同學(xué)提出了不同的猜想A、B和C。

猜想A：浮力的大小跟物體浸入水中的深度有關(guān)。

猜想B：浮力的大小跟物體排開(kāi)水的多少有關(guān)。

猜想C：浮力的大小跟物體所受重力的大小有關(guān)。

②接著，該小組同學(xué)利用彈簧測(cè)力計(jì)、溢水杯、小桶（不計(jì)重力）、水等器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他們先在可密封的圓柱體內(nèi)裝一些小鉛粒，然后用細(xì)線(xiàn)將圓柱體懸掛在測(cè)力計(jì)下。當(dāng)此圓柱體分別在空氣中和水中不同的深度處保持靜止時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)和小桶中的水量如圖所示。他們通過(guò)思考圖中“測(cè)力計(jì)示數(shù)變化的原因”，得到浮力測(cè)量的方法。

根據(jù)圖（c）和（d）所示的測(cè)力計(jì)示數(shù)、小桶中水量等變化情況，可排除猜想_______（選填“A”、“B”或“C”）；

在猜想_______的基礎(chǔ)上（選填“A”、“B”或“C”），進(jìn)一步分析并形成假設(shè)D：物體在水中所受浮力的大小等于_______。

③為了驗(yàn)證假設(shè)D，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，他們記錄了圓柱體在空氣中、水中靜止時(shí)的測(cè)力計(jì)示數(shù)F和小桶所收集的排開(kāi)水的重力G排，其部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表一，則該柱體的重力為_______N．隨后，他們又在該圓柱體添加了若干鉛粒，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，其部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表二。

（2）①分析、比較表一或表二的數(shù)據(jù)，初步驗(yàn)證假設(shè)D是_______。（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）

②分析、比較表一和表二的數(shù)據(jù)，可得出其它的初步結(jié)論是_______。

③如果在上述表二對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中所用的圓柱體是一個(gè)實(shí)心的圓柱體，請(qǐng)你根據(jù)表二的數(shù)據(jù)計(jì)算出改圓柱體的密度可能為_______kg/m3

表一

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	F（牛）	G排（牛）
1	3.2	0
2	2.8	0.4
3	2.4	0.8
4	2.0	1.2
5	2.0	1.2

表二

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	F（牛）	G排（牛）
6	4.6	0
7	4.0	0.6
8	3.6	1.0
9	3.4	1.2
10	3.4	1.2

Answer 1

【答案】小船浸入深度增大、排開(kāi)水增多、容器中水面升高 A B 它排開(kāi)水的重力 3.2 正確 體所受浮力的大小跟該物體所受重力的大小無(wú)關(guān) 3.8×103

【解析】

（1）仔細(xì)觀察、比較圖1（a）和（b），從水面高度變化、小船浸入深度、排開(kāi)水的多少幾個(gè)方面可對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行描述；

（2）圖2（c）和（d）所示的測(cè)力計(jì)示數(shù)相同、小桶中水量沒(méi)有變化，只是物體浸沒(méi)的深度不同，說(shuō)明浸沒(méi)深度對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)沒(méi)有影響，據(jù)此可排除猜想A；

猜想B中指出浮力的大小跟物體排開(kāi)水的多少有關(guān)，我們進(jìn)一步推理，排開(kāi)水的多少反映了浮力的大小，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)找出兩者的數(shù)量關(guān)系，從而得出假設(shè)D；

（3）表一中物體的重力為3.2N，減去它每次的彈簧測(cè)力計(jì)拉力，就是浮力的大小，再與G排進(jìn)行比較，可得出二者的大小關(guān)系；

（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)計(jì)算出物體完全浸沒(méi)時(shí)所受的浮力，根據(jù)V＝V排＝計(jì)算出物體的密度，根據(jù)ρ＝=計(jì)算出物體的密度。

（1）①觀察、比較圖1（a）和（b），可以看出，當(dāng)在小船中放入重物后，主要現(xiàn)象有：小船浸入深度增大、排開(kāi)水增多、容器中水面升高；

②觀察圖2（c）和（d）中的測(cè)力計(jì)示數(shù)、小桶中水量等變化情況可知，測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，小桶中水量不變，因此可說(shuō)明浮力的大小與物體浸沒(méi)的深度無(wú)關(guān)，故可排除猜想A；

在猜想B的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析可得出物體在水中所受浮力的大小跟物體排開(kāi)水所受重力的關(guān)系，因此可形成假設(shè)D：浮力的大小等于它排開(kāi)的水所受的重力；

③圓柱體浸入水中前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為該柱體的重力為3.2N；

（2）①根據(jù)稱(chēng)重法F浮＝G﹣F拉，可依次求出每次物體浸入時(shí)所受的浮力，如序號(hào)2所受浮力＝3.2N﹣2.8N＝0.4N，與G排相比較可以看出，二者的大小是相同的。同樣的方法可分析表一、表二中的其他數(shù)據(jù)，也可以得出相同的結(jié)論。因此，初步驗(yàn)證假設(shè)D是正確的；

②表一與表二的實(shí)驗(yàn)條件變化還有就是將物體的重力增大了，在排開(kāi)水的體積不變的情況下，我們發(fā)現(xiàn)，物體的重力大小對(duì)浮力并沒(méi)有造成影響，因此，可得出初步的結(jié)論：在水中物體所受浮力的大小跟該物體所受重力的大小無(wú)關(guān)。

③由第10次實(shí)驗(yàn)知，當(dāng)物體完全浸沒(méi)時(shí)，F浮＝1.2N；

V＝V排＝=＝1.2×10﹣4m3；

圓柱體的密度ρ＝==≈3.8×103kg/m3。