Question

在實驗室中，同學們利用能漂浮在水面上的新鮮蘿卜做了如下實驗：
（1）在探究“物體的上浮或下沉與哪些因素有關”的活動中，同學們將蘿卜放入水中，蘿卜漂浮在水面上，如圖甲所示．為了使漂浮的蘿卜沉下去，甲同學將一根短而粗的鐵釘全部插入蘿卜中，乙同學也用同樣的鐵釘，但只將其一半插入到蘿卜中，再次將蘿卜放入水中松手，結果兩個蘿卜均沉入水底．他們在探究過程中往蘿卜中插入鐵釘是為了

 

；從他們探究的方法來分析

 

（甲或乙）的方法更合理，理由是

 

．
（2）同組的丙同學用細線拴住一端粗、一端細的蘿卜并懸掛起來，靜止后蘿卜的軸線水平，如圖乙所示；在拴線處沿豎直方向將蘿卜切成A、B兩段．則

 

（填“A”或“B”或“一樣”）重．
（3）同組的丁同學又找來量筒、小刀、水和細銅絲測量蘿卜的密度．
①請你用畫簡圖的方法描述他的實驗過程．
②密度的表達式

 

．

Answer 1

分析：（1）決定蘿卜浮沉的是它的重力與浮力的大小關系，因此，兩位同學是從這一角度來改變探究條件的，從控制變量法的要求來看，我們應盡量保持浮力不變的情況下，來改變蘿卜的重力，才更有說服力．
（2）杠桿的平衡條件是力和力臂的乘積相等，在此條件下，只要準確認識好各個力和力臂，結合杠桿平衡條件，就可得出力或者力臂的關系．
（3）讓蘿卜漂浮在水平上，根據平衡條件與浮力公式求出蘿卜的質量，用排水法測出蘿卜的體積，然后由密度公式求出蘿卜的密度．

解答：解：（1）插入鐵釘改變了蘿卜的重力，使重力大于浮力，從而使蘿卜一沉；
根據控制變量的要求，在改變蘿卜重力的過程中，應盡量保證其體積與浮力的大小不變，因此，甲的方法更合理．
（2）由杠桿平衡條件可知：G_AL_A=G_BL_B，因L_A＜L_B，所以G_A＞G_B；即A重．
（3）①實驗步驟：
用小刀切一小塊長方體蘿卜；
如圖1所示，在量筒內裝入適量的水，測出其體積V₁；
把蘿卜放入量筒中，蘿卜漂浮在水面上，如圖2所示，讀出量筒的示數V₂；
用細銅絲把蘿卜壓入水中，讀出此時量筒示數V₃；

②蘿卜的重力等于它漂浮在水面上受到的浮力，
則G=F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水g（V₂-V₁）=mg，
蘿卜的質量m=ρ_水（V₂-V₁），
蘿卜的體積V=V₃-V₁，
蘿卜的密度：
ρ=

m

V

=

ρ水(V2-V1)

V3-V1

；
故答案為：（1）改變重力的大小，使重力大于浮力；甲；甲將鐵釘全部插入蘿卜中，在改變重力時，體積（或浮力）幾乎不變；（2）A；（3）如圖所示；ρ=

ρ水(V2-V1)

V3-V1

．

點評：（1）此題是對浮沉條件的探究，鐵釘的作用就是改變了物體的重力．在設計和操作實驗時，我們要注意一些細節(jié)對結果的影響，此題中如果將鐵釘露在外面一部分，
那么勢必會增大它的排水體積，從而使浮力增大，有可能造成結果的不確定性．
（2）此題考查了杠桿平衡條件的應用，運用杠桿平衡條件，同時注意對杠桿上的力和力臂的理解，就可得到答案．
（3）本題考查了測固體密度的實驗設計，知道實驗原理、掌握排水法測密度的方法即可正確解題．