Question

17．小剛利用如圖所示實驗探究“浮力打下和哪些因素有關”，他把金屬塊掛在彈簧測力計上，將它分別浸入水和酒精中的不同位置：
（1）上述四種情況，甲圖中金屬塊所受到的浮力最小；
（2）做丙、丁兩次實驗，是為了探究浮力大小與液體密度的關系；
（3）做乙、丙兩次實驗，是為了探究金屬塊浸沒在液體中時，受到的浮力與深度無關；
（4）下列圖中能正確反映彈簧測力計示數F和金屬塊下表面在水中的深度h關系的圖象是D．（金屬塊未接觸容器底）

Answer 1

分析 根據以下分析答題：
（1）金屬塊在液體中受到重力、浮力和彈簧測力計拉力的作用，在數值上重力=浮力+拉力．
（2）丙、丁兩圖，金屬塊浸沒在液體中，排開液體的體積相同，液體種類不同．
（3）探究浮力與浸沒的深度的關系，要控制液體種類、排開液體體積相同，而金屬塊浸沒如水中的深度不同．
（4）對金屬塊進行受力分析，然后由平衡條件分析答題．

解答 解：（1）金屬塊受豎直向下的重力G，豎直向上的彈簧秤的拉力F，豎直向上的浮力F_浮作用，金屬塊處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：G=F+F_浮，F=G-F_浮，由此可知，彈簧測力計的示數F越大，金屬塊受到的浮力越小，由圖可知，甲圖中彈簧測力計示數最大，金屬塊受到的浮力最小；
（2）由圖可知，丙、丁兩次實驗，金屬塊排開液體的體積和浸沒的深度都相同，只有液體的種類不同，因此是探究浮力與液體密度的關系；
（3）探究浮力與深度的關系時，根據控制變量法的思想，應控制液體種類和排開液體的體積相同，只改變浸沒的深度，符合條件的只有乙、丙，數據顯示浮力與浸沒的深度無關；
（4）金屬塊處于平衡狀態(tài)，彈簧秤示數F=G-F_浮，
金屬塊底部接觸水面后，隨著浸入水中深度h的增加，金屬塊排開水的體積變大，金屬塊受到的浮力F_浮變大，所以彈簧測力計的示數變小；
當金屬塊完全浸沒入水中時，金屬塊受到的浮力不變，彈簧測力計的示數不再變化；
圖象C符合彈簧測力計示數F與金屬塊底部浸入水中深度h關系．
故答案為：（1）甲；（2）液體密度；（3）乙、丙；（4）D．

點評 此題是浮力和深度關系的探究實驗，實驗中應用了控制變量法，實驗表明，浸在液體中的物體受到浮力的作用，浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關，與物體在液體中浸沒的深度無關．