Question

【題目】某小組同學(xué)研究金屬球在水中受到浮力的大小時(shí)，提出不同的猜想．

猜想I：金屬球在水中所受的浮力F浮跟金屬球的密度有關(guān)；

猜想Ⅱ：金屬球在水中所受的浮力F浮跟金屬球浸入水中的深度有關(guān)．

于是他們將半徑均為5厘米但密度不同的金屬球甲、乙分別掛在測力計(jì)下，將其逐步浸入水中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．他們通過測出球心到水面的距離h來表示金屬浸入水中的深度、并讀出相應(yīng)的測力計(jì)示數(shù)F且計(jì)算得出F浮，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別見表一、表二．

表一：金屬球甲p甲=3.0×103千克/米3．

實(shí)驗(yàn)序號	1	2	3	4	5	6
球心到水面的距離h（厘米）	5	2	0	2	5	8
測力計(jì)示數(shù)F（牛）	15.7	14.6	13.1	11.6	10.5	10.5
金屬球所受的浮力F浮（牛）	0	1.1	2.6	4.1	5.2	5.2

表二：金屬球乙p乙=6.0×103千克/米3．

實(shí)驗(yàn)序號	7	8	9	10	11	12
球心到水面的距離h（厘米）	5	2	0	2	5	6
測力計(jì)示數(shù)F（牛）	31.4	30.3	26.8	27.3	26.2	26.2
金屬球所受的浮力F浮（牛）	0	1.1	2.6	4.1	5.2	5.2

①該小組所進(jìn)行的序號1、7實(shí)驗(yàn)的示意圖是圖中的_____（選填“a”或“b”）．

②分析比較實(shí)驗(yàn)序號2～6或8～12的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可初步得出的結(jié)論是：同一金屬球浸入水中的深度增加時(shí)，所受到水的浮力_____．

③分析比較實(shí)驗(yàn)序號2和8、3和9、4和10或5和11的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可初步得出的結(jié)論是：_____，并由此可知，金屬球在水中所受的浮力F浮跟金屬球的密度無關(guān)．

他們進(jìn)一步提出問題：金屬球在水中所受最大的浮力跟哪些因素有關(guān)？為繼續(xù)研究，最需要添加的實(shí)驗(yàn)器材是：跟甲（或乙）_____不同的金屬球．（選填“半徑”、“密度”或“質(zhì)量”）

Answer 1

【答案】 （a） 先變大，達(dá)到最大后保持不變 當(dāng)浸入水中深度相等時(shí)，半徑相同、密度不同的金屬球所受浮力的大小相等 半徑

【解析】①由1、7數(shù)據(jù)知，兩金屬球受到的浮力均為零，說明此時(shí)物體還沒有浸入到水中，應(yīng)為（a）圖所示的情況；

②2～6或8～12的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，浸入水中的深度逐漸增加，隨著深度的增加，開始受到的浮力逐漸增大，當(dāng)完全浸沒后受到的浮力大小不變；

③分析比較實(shí)驗(yàn)序號2和8、3和9、4和10或5和11的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，球浸入水中的深度相同，球的密度不同，但受到的浮力相同，可知當(dāng)浸入水中深度相等時(shí)，半徑相同、密度不同的金屬球所受浮力的大小相等；

④由②③知，浮力大小與物體浸入液體中的體積有關(guān)，與物體的密度無關(guān)，所以要探究金屬球在水中所受最大的浮力跟哪些因素有關(guān)，應(yīng)換用不同體積的金屬球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．