Question

14．某小組同學(xué)在研究浮力時，根據(jù)輪船航行的事實知道浮在水面上的物體受到水的浮力，那么浸沒在水中的物體是否受到水的浮力呢？
①該小組同學(xué)利用相同的空桶（底部裝有彈簧）和形狀不同的金屬體甲、乙、丙（體積與質(zhì)量均相同）進行實驗，他們先將圓柱體甲輕放入空桶內(nèi)，甲靜止時彈簧壓縮程度如圖（a）所示；然后在空桶內(nèi)盛滿水，再將甲輕放入桶內(nèi)，甲靜止時彈簧壓縮程度如圖（b）所示；接著分別將長方體乙和圓球丙輕放入盛水的桶內(nèi)，乙和丙靜止時彈簧壓縮程度分別如圖（c）和（d）所示．

根據(jù)圖（a）和（b）的實驗現(xiàn)象，得出的初步結(jié)論是：浸沒在水中的物體受到水的浮力；根據(jù)圖（b）、（c）和（d）的實驗現(xiàn)象，得出的初步結(jié)論是：體積與質(zhì)量均相同的物體浸沒在水中受到浮力的大小與物體的形狀無關(guān)．
②該小組同學(xué)繼續(xù)研究浸沒在水中的物體受到水的浮力大小會跟哪些因素有關(guān)？于是根據(jù)生活現(xiàn)象和經(jīng)驗，提出猜想，他們認為：浸沒在水中的物體受到水的浮力大小可能跟四個因素有關(guān)，即物體的重力、質(zhì)量、體積以及密度有關(guān)．
對猜想進行梳理后，他們認為：上述四個因素?zé)o需全部進行研究，實驗中只需要研究浮力大小跟物體的體積、質(zhì)量的關(guān)系即可．
不研究“物體的重力”的理由是：重力跟質(zhì)量是成正比的；不研究“物體的密度”的理由是：密度是質(zhì)量與體積的比值，質(zhì)量相同而體積不同的物體，其密度就不同．
③根據(jù)猜想與假設(shè)，他們將不同體積（或質(zhì)量）的合金塊浸沒在水中，并利用儀器測定浮力，其實驗數(shù)據(jù)記錄在表中．

實驗 序號	物體體積 （米3）	物體質(zhì)量 （千克）	受到浮力 （牛）
1	1.0×10-3	3.0	9.8
2	1.0×10-3	7.0	9.8
3	2.0×10-3	5.0	19.6
4	2.0×10-3	7.0	19.6
5	3.0×10-3	7.0	29.4
6	3.0×10-3	8.0	29.4

（a）分析表中體積相同時物體受到的浮力，歸納得出初步結(jié)論．浸沒在水中體積相同的物體受到浮力的大小相同，跟物體的質(zhì)量無關(guān)
（b）分析比較實驗序號1～6中物體受到浮力的大小與物體體積的關(guān)系，可知：浸沒在水中的物體受到浮力的大小跟其體積成正比．

Answer 1

分析 ①本題中沒有測力計測量浮力的大小，但可以通過彈簧的壓縮程度反映物體所受浮力的大小，結(jié)合題意和圖示歸納得出初步結(jié)論；
②由重力公式和密度公式分析不研究“物體的重力”和“物體的密度”的理由；
③解題的關(guān)鍵是對表格所記錄的實驗數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)題目的要求，尋找普遍性的規(guī)律，解答過程中要注意控制變量法的運用，可結(jié)合影響浮力大小的因素進行解答．

解答 解：
①由題可知，甲、乙、丙三個金屬體的體積與質(zhì)量均相同，但形狀不同；
根據(jù)圖（b）、（c）和（d）的實驗現(xiàn)象可知，三個金屬體均浸沒在水中，且彈簧的壓縮程度相同，說明它們受到的浮力大小相同，則得出的初步結(jié)論是：體積與質(zhì)量均相同的物體浸沒在水中受到浮力的大小與物體的形狀無關(guān)；
②因為重力跟質(zhì)量是成正比的，所以研究了浮力大小跟物體質(zhì)量的關(guān)系，也就知道浮力大小跟物體的重力的關(guān)系，故不研究“物體的重力”；
因為密度是質(zhì)量與體積的比值，質(zhì)量相同而體積不同的物體，其密度就不同，所以不研究“物體的密度”，故實驗中只需要研究浮力大小跟物體的體積、質(zhì)量的關(guān)系即可．
③（a）分析比較實驗序號1與2（或3與4、或5與6）可知，三個金屬體的體積相同、質(zhì)量不同，浸沒在水中時，受到浮力的大小是相同的，故歸納得出初步結(jié)論為：浸沒在水中體積相同的物體受到浮力的大小相同，跟物體的質(zhì)量無關(guān)；
（b）分析比較實驗序號1～6中物體受到浮力的大小與物體體積的關(guān)系可知，物體的體積增大為原來的幾倍，則浮力也增大為原來的幾倍，即浸沒在水中的物體受到浮力的大小跟其體積成正比，故歸納得出初步結(jié)論為：浸沒在水中的物體受到浮力的大小跟其體積成正比．
故答案為：
①體積與質(zhì)量均相同的物體浸沒在水中受到浮力的大小與物體的形狀無關(guān)；
②重力跟質(zhì)量是成正比的；密度是質(zhì)量與體積的比值，質(zhì)量相同而體積不同的物體，其密度就不同；
③（a）浸沒在水中體積相同的物體受到浮力的大小相同，跟物體的質(zhì)量無關(guān)；
（b）浸沒在水中的物體受到浮力的大小跟其體積成正比．

點評 本題是探究浮力大小的實驗，解題的關(guān)鍵是對實驗數(shù)據(jù)進行分析，要運用好控制變量法和歸納法，能根據(jù)題目要求找出有用的信息，同時還要對信息進行簡單的計算、分析與比較，最后得出具有普遍性的規(guī)律．