Question

16．如圖1所示，小彬同學(xué)對(duì)“浸沒(méi)在液體中的物體所受浮力大小與深度是否有關(guān)”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．

（1）實(shí)驗(yàn)前首先應(yīng)按豎直方向?qū)�彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行調(diào)零．本實(shí)驗(yàn)中，使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，手應(yīng)該拿住彈簧測(cè)力計(jì)的拉環(huán)（選填“拉環(huán)”或“刻度盤(pán)”）．
（2）小彬同學(xué)依次進(jìn)行了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，第①次實(shí)驗(yàn)中測(cè)力計(jì)示數(shù)為2.5N．通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，浸沒(méi)在純水中的物體所受的浮力大小與深度無(wú)關(guān)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）．進(jìn)一步分析得出：物體浸沒(méi)后與放入前相比，容器對(duì)水平地面的壓力增加了1N．
（3）小彬同學(xué)又進(jìn)行了“鹽水浮雞蛋”的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象：懸浮在鹽水中如圖2所示位置的雞蛋，如果用外力將雞蛋輕輕向下或向上移動(dòng)一小段距離，撤銷(xiāo)外力后它馬上又回到原來(lái)位置懸浮．此現(xiàn)象初步表明：深度增大，浸沒(méi)在鹽水中的雞蛋所受的浮力增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）為了精確檢驗(yàn)這一結(jié)論是否正確，小彬同學(xué)找到一個(gè)分度值為0.1kg的電子秤，將圖1中的純水換成鹽水靜置一段時(shí)間后，用圖1中的同一物體，依次進(jìn)行了圖3所示的實(shí)驗(yàn)．分析電子秤的示數(shù)可知：（3）中的結(jié)論是正確的．進(jìn)一步分析可知，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的真正原因是：鹽水的密度隨深度面變化．小彬同學(xué)為自己的新發(fā)現(xiàn)感到萬(wàn)分高興，但他并沒(méi)有停下探究的腳步，再一次分析，他計(jì)算出圖3②到圖3④細(xì)線(xiàn)對(duì)物體拉力的變化量為0.025N．

Answer 1

分析 （1）使用前要先觀(guān)察彈簧測(cè)力計(jì)的指針是否指在零點(diǎn)，如果不在則要將指針調(diào)到零點(diǎn)；為了彈簧靠在刻度盤(pán)上，使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，手應(yīng)該拿住彈簧測(cè)力計(jì)的拉環(huán)；
（2）由彈簧測(cè)力計(jì)讀出①示數(shù)；由稱(chēng)重法如圖①、②可求物體受到的浮力；比較右邊②③④圖示可知，物體所受浮力與物體浸沒(méi)在液體中深度的關(guān)系；
（3）鹽水的密度與深度有關(guān)，結(jié)合力的分析解答；
（4）物體排開(kāi)液體的體積相同時(shí)，浮力不同，根據(jù)阿基米德原理可知物體所受浮力與液體密度的關(guān)系；分別求出②④的拉力，求差可得變化量．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前首先應(yīng)按豎直方向?qū)�彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行調(diào)零，即測(cè)力前要使指針對(duì)準(zhǔn)零刻度線(xiàn)；為了彈簧靠在刻度盤(pán)上，使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，手應(yīng)該拿住彈簧測(cè)力計(jì)的拉環(huán)；
（2）由①可得，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值是，0.1N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即物體的重力，G=2.5N；
根據(jù)右邊②③④圖示可知，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相同，說(shuō)明物體所受浮力的大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān)；
物體浸沒(méi)時(shí)所受到的浮力：F_浮=G-F=2.5N-1.5N=1N，根據(jù)力的作用是相互的，液體對(duì)物體有一個(gè)向上的浮力，同時(shí)物體也給液體一個(gè)向下的壓力，可得容器對(duì)水平地面的壓力為1N；
（3）懸浮在鹽水中如圖2所示位置的雞蛋，如果用外力將雞蛋輕輕向下或向上移動(dòng)一小段距離，撤銷(xiāo)外力后它馬上又回到原來(lái)位置懸浮．說(shuō)明雞蛋向下后浮力變大，是因?yàn)辂}水越深密度越大，越淺密度越小，回到圖2所示位置的雞蛋浮力等于重力，此現(xiàn)象初步表明：深度增大，浸沒(méi)在鹽水中的雞蛋所受的浮力增大；
（4）圖3所示的實(shí)驗(yàn)．分析電子秤的示數(shù)可知，浸沒(méi)在液體中深度越深，排開(kāi)液體的質(zhì)量就越大，即m_排就越大，排開(kāi)液體的體積不變，說(shuō)明越往下液體密度越大；
圖3②細(xì)線(xiàn)對(duì)物體拉力：F₂=G-F_浮=G-m_排2g=2.5N-（1.1072kg-1.0kg）×10N/kg=2.5N-1.072N=1.428N；
圖3④細(xì)線(xiàn)對(duì)物體拉力：F₄=G-F_浮′=G-m_排4g=2.5N-（1.1097kg-1.0kg）×10N/kg=2.5N-1.097N=1.403N；
圖3②到圖3④細(xì)線(xiàn)對(duì)物體拉力的變化量：△F=F₂-F₄=1.428N-1.403N=0.025N．
故答案為：（1）調(diào)零；拉環(huán)；（2）2.5；無(wú)關(guān)；1；（3）增大；（4）密度；0.025．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查與阿基米德原理有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，以及浮力的大小與物體密度的關(guān)系，利用了稱(chēng)重法和控制變量法，是一道綜合題．