【题目】小明在天峡风景区玩水漂时，发现木质水漂总能浮在水面上，而石块水漂最终都会沉入水底。由此他提出一个猜想：浮力大小与物质自身密度可能有关？为自己的猜想，小明可谓是费尽了脑筋，设计如下（图一）所示实验。

⑴如如何控制变量呢？进行实验时必须使得和________ 相同，为解决这一问题，他用两体积相同的铁块和铝块代替石块和木块进行实验。

⑵如何测浮力呢？仅用弹簧测力计可根据公式 _______________________ 来实现。

⑶如何得出结论呢？当两金属块在水中处于 ________ 状态时，比较浮力即可。若两浮力相等，则浮力大小与物质自身密度无关；若两浮力不相等，则浮力大小与物质自身密度有关。

⑷小明同学是个爱动脑筋的孩子，他发现按图一的方法弹簧测力计要使用两次才能测出浮力，能否使用一次就能测出浮力呢？小明同学最终解决了这个问题，设计出了图二的方案。在铁架台A处挂金属块，B处悬挂弹簧测力计，C为薄塑料袋(质量不计)，D是用大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯，M是小凳子。实验前，D处装满水，使金属块轻放入D中，当其浸没时，B处弹簧测力计示数即为金属块的浮力。小明该设计的物理原理为： _______________________ 。

参考答案：

【答案】 液体密度 排开液体的体积 F浮 = G - F拉 浸没、 F浮 = G排

【解析】（1）探究浮力大小与物质自身密度是否有关，应选用体积相同的两个物体在密度相同的液体中做实验，即控制液体密度和排开液体的体积相同；
（2）浸入液体中的物体受到竖直向下的重力、竖直向上的测力计拉力、浮力的共同作用，故浮力=重力-拉力；物体在空气中时测力计的示数为G，物体浸入液体中时，测力计的示数为F拉，则F浮=G-F拉；
（3）物体浸没在液体中时，排开液体的体积等于物体的体积；这样操作控制了物体排开液体的体积相同、液体的密度相同，根据浮力大小判定浮力与物体密度的关系；
（4）图二的方案中，测力计测量的是物体排开液体重力，由阿基米德原理可知，浸入液体中的物体受到的浮力等于其排开的液体的重力，故B处弹簧测力计示数即为金属块的浮力．
故答案为：
（1）液体密度；排开液体的体积；（2）F浮=G-F拉；（3）浸没；（4）阿基米德原理．

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