Question

8．小剛在探究“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，利用實(shí)驗(yàn)桌上的實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測力計(jì)、長方體金屬塊（如圖所示，其橫向和縱向各有一條中位線）、細(xì)線、裝有適量水的燒杯，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．小剛得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：未全部浸入液體中的物體，其所受浮力的大小與物體浸入液體的深度有關(guān)．請你利用上述實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：小剛的結(jié)論是錯(cuò)誤的．要求：寫出實(shí)驗(yàn)步驟（可畫示意圖輔助說明）、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并簡要說明．

Answer 1

分析 影響浮力大小的有排開液體的體積和排開液體的密度兩個(gè)因素，在探究“物體浸沒水中前，所受浮力大小與物體浸入水中的深度有關(guān)”時(shí)，應(yīng)控制排開液體的體積和排開液體的密度不變，只改變物體浸入水中的深度．所以，用彈簧測力計(jì)分別橫、豎兩個(gè)方向吊起金屬塊，按物體上標(biāo)記，分別進(jìn)入液體中二分之一的體積，此時(shí)，排開液體的體積為物體本身體積的二分之一，但豎放浸入水的深度大于平放浸入水的深度，比較彈簧測力計(jì)示數(shù)的大小，即可證明小明的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的．

解答 解：實(shí)驗(yàn)步驟：
①用細(xì)線將金屬塊縱向掛在彈簧測力計(jì)下，金屬塊靜止時(shí)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為G，將它一半浸入水中（液面到縱向中位線處），浸入深度為h₁，靜止時(shí)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F₁，記錄G、h₁、
F₁．
②用細(xì)線將金屬塊橫向掛在彈簧測力計(jì)下，將它一半浸入水中（液面到橫向中位線處），浸入深度為h₂，金屬塊靜止時(shí)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F₂，記錄h₂、F₂．
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
金屬塊兩次浸入水中深度不同h₁≠h₂，但F₁=F₂；
簡要說明：
金屬塊所受浮力：F_浮1=G-F₁，F(xiàn)_浮2=G-F₂，因此，F(xiàn)_浮1=F_浮2．
金屬塊兩次浸入液體的深度不同，但所受浮力相等．由此證明：未全部浸入液體中的物體，其所受浮力大小與物體浸入液體的深度無關(guān)．所以小剛的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的．

點(diǎn)評 針對影響浮力大小的因素常見的錯(cuò)誤認(rèn)識，考查學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案的能力及對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格的設(shè)計(jì)能力．運(yùn)用控制變量法，如何實(shí)現(xiàn)在排開液體體積不變的前提下，改變物體浸入液體中的深度是本題的關(guān)鍵．