Question

1．（一）物理學(xué)習(xí)小組準(zhǔn)備探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”
同學(xué)們利用以下器材對(duì)這些猜想進(jìn)行了探究．
器材：兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)（一個(gè)量程為0-3N，分度值為0.1N）、實(shí)心圓柱體銅塊甲：高度為5cm，橫截面積為2cm²；實(shí)心圓柱體銅塊乙：高度為6cm，橫截面積為5cm²；實(shí)心圓柱體鋁塊丙：高度為6cm，橫截面積為5cm²；一塊橡皮泥、三個(gè)相同的大燒杯（底面積為40cm²），分別裝有一定量的水、酒精、鹽水溶液、刻度尺、細(xì)線．
他們?cè)O(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)：
①用彈簧測(cè)力計(jì)掛住實(shí)心銅塊甲，稱出銅塊的重力，如圖A；
②用彈簧測(cè)力計(jì)掛住實(shí)心銅塊甲，把它慢慢浸入到水中，讀出銅塊在不同深度時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，如圖B、C、D、E、F；
③用彈簧測(cè)力計(jì)掛住實(shí)心銅塊甲，把它慢慢浸入到鹽水中，讀出銅塊在與圖E中深度相同時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，如圖G．

實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，在如圖B、C、D、E、F、G中彈簧秤的示數(shù)變化很不明顯，主要原因是銅塊體積太小，所受浮力太�。�
同學(xué)們經(jīng)過討論，認(rèn)識(shí)到了問題，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)：用銅塊乙代替銅塊甲，用酒精代替了水，順利地完成了實(shí)驗(yàn)，分別記下圓柱體下表面所處的深度h和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
h/cm	0	2	4	6	7	8	9
F/N	2.70	2.59	2.48	2.37	2.37	2.37	2.30

（1）在第②步的圖D中銅塊乙所受浮力F_浮=0.33N．
（2）分析第②步的圖B、C、D，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關(guān)．
（3）分析第B、C、D步，說明浮力大小跟排開液體的體積有關(guān)．
（4）分析第E、G步，說明浮力大小跟液體的密度有關(guān)．
（5）分析第D、E、F步，說明浮力大小跟浸沒在液體中的深度無關(guān)．
（6）這種研究物理問題的方法叫控制變量法．
（二）物理小組的同學(xué)們體驗(yàn)到了科學(xué)探究的樂趣，想繼續(xù)探究一下“液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度關(guān)系”，怎么探究呢，于是展開了討論，有同學(xué)提出不需要重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，就用上面實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)就可以得到液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，請(qǐng)你幫他分析一下：
（1）在圖B中物體下表面處受到液體的壓強(qiáng)為200 Pa；
（2）由圖A及B、C、D、E、F幾組數(shù)據(jù)可以得到液體壓強(qiáng)與液體的深度有關(guān)．

Answer 1

分析 （一）實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選取較大的物塊來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化較明顯；
利用稱重法可求出物體所受的浮力．根據(jù)控制變量法，可分析浮力的大小與物體排開液體的體積和液體的密度有關(guān)；
（二）利用液體壓強(qiáng)的公式p=ρgh，知道物體的深度可計(jì)算液體壓強(qiáng)的大��；同樣利用控制變量法，可得出液體壓強(qiáng)與液體深度的關(guān)系．

解答 解：（一）由題意可知，實(shí)心圓柱體銅塊甲：高度為5cm，橫截面積為2cm²；由于其體積太小，浸入水中時(shí)所受浮力太小，所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不明顯；
（1）在第②步的圖D中銅塊完全浸沒，物塊乙所受浮力F_浮=G-F_拉=2.70N-2.37N=0.33N．
（2）分析第②步的圖B、C、D，可以看出，隨著排水體積增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減小，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關(guān)．
（3）分析第B、C、D步，隨著排水體積增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減小，說明浮力大小跟排開液體的體積有關(guān)．
（4）分析第E、G步，物體的排開液體體積相同，液體密度不同，說明浮力大小跟液體的密度有關(guān)．
（5）分析第D、E、F步，物體的深度不同，其他條件相同，說明浮力大小跟浸沒在液體中的深度無關(guān)．
（6）這種研究物理問題的方法叫控制變量法．
（二）（1）在圖B中物體下表面處的深度為2cm=0.02m，
受到液體的壓強(qiáng)為：p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.02m=200Pa；
（2）如果根據(jù)圓柱體下表面所處的深度h，依次計(jì)算出圖B、C、D、E、F中物體下表面所受的壓強(qiáng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)，深度越深、壓強(qiáng)越大，故由圖A及B、C、D、E、F幾組數(shù)據(jù)可以得到液體壓強(qiáng)與液體的深度有關(guān)．
故答案為：（一）銅塊體積太小，所受浮力太�。�
（1）0.33；（2）物體排開液體的體積；（3）B、C、D；（4）E、G；（5）D、E、F；（6）控制變量法；
（二）（1）200；（2）B、C、D、E、F．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中，器材的選擇、控制變量法的運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，以及通過浮力的探究過程找出浮力與液體壓強(qiáng)知識(shí)的聯(lián)系，綜合性較強(qiáng)，有一定難度，應(yīng)細(xì)心作答．