Question

16．通過物理課的學習，同學們知道了浮力的大小與物體排開液體的體積和液體的密度有關．但是新聞報道中說：“北京‘水立方’游泳池的水比別的游泳池深了0.5m，因為水多了，浮力就大了，所以運動員在‘水立方’的比賽成績會普遍提高．”小吳和小彤決定要探究浮力的大小是否與水的質(zhì)量有關．

（1）他們用兩塊完全相同的橡皮泥各自進行了實驗，兩燒杯中分別加水300g和200g，步驟如圖1所示，經(jīng)過交流，發(fā)現(xiàn)實驗結論是不一致的，你認為小彤的實驗方案得出的結論更可靠，另一方案得出的結論不可靠的主要原因是未控制物體排開液體的體積相同．
（2）他們選擇了可靠的實驗方案繼續(xù)實驗，收集到的數(shù)據(jù)如下表所示．請在答題卡對應的表格中把浮力一欄補充完整．

實驗序號	燒杯中水的質(zhì)量m/g	物體的重力G/N	物體禁摩水中時受到的拉力F/N	浮力F/N
1	100g	2	0.6
2	200g	2	0.6
3	300g	2	0.6

分析實驗數(shù)據(jù)，他們得到的結論是浸在液體中的物體所受的浮力與水的多少無關．
（3）小昊發(fā)現(xiàn)第一組數(shù)據(jù)中質(zhì)量為100g的水產(chǎn)生的浮力大于其自身的重力，為什么會這樣呢？于是他將實驗序號1用的橡皮泥捏成圓柱狀，利用量筒重新進行了實驗探究，如圖所示．
通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，他對浮力有了更深刻的認識：浮力的大小等于物體排開（選填“排開”、“排出”或“排開和排出都行”）液體受到的重力．
（4）如圖2所示，容積為10dm³的圓柱形容器中盛有10N水．則該容器中的水在不溢出的情況下，對放入其中的物體能產(chǎn)生的最大浮力為90N（取g=10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）要判斷出浮力大小是否與水的質(zhì)量有關，應保持其它因素相同；
（2）分析三種情況所受浮力的大小得出浮力與水的多少的關系；
（3）浸在液體中的物體等于其排開液體受到的重力；
（4）物體能夠排開液體的最大體積V_排=V_容-V_水，根據(jù)浮力公式計算即可．

解答 解：（1）要探究浮力大小是否跟水的多少有關，應使物體排開水的體積相同，所以小彤的方案更可靠；
（2）由表格中數(shù)據(jù)知，燒杯中水的質(zhì)量不同，但物體所受的浮力相同，可得浸在液體中的物體所受的浮力與水的多少無關；
（3）浮力大小等于物體排開液體受到的重力；
（4）水的體積V_水=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{G}_{水}}{{gρ}_{水}}$=$\frac{10N}{10N/kg×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=1×10^-3m³；
由圖2知，物體在容器中排開液體的最大體積V_排=V_容-V_水=10×10^-3m³-1×10^-3m³=9×10^-3m³．
則所受的最大浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×9×10^-3m³=90N．
故答案為：（1）小彤；未控制物體排開液體的體積相同；（2）浸在液體中的物體所受的浮力與水的多少無關；（3）排開；（4）90．

點評 本題是探究影響浮力大小的因素實驗，主要考查了控制變量法的應用，對實驗數(shù)據(jù)的分析及對阿基米德原理的理解，在掌握基礎知識的同時，更要注意理解透徹．