【题目】小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”时,他猜想浮力的大小可能与液体的密度、物体的体积、物体排开液体的体积有关。所用的实验器材有:底面积相同而体积不同的圆柱状铝块(带有挂钩)若干、烧杯、盐水、水、酒精、量程足够大的弹簧测力计和细线。已知ρ盐水>ρ>ρ酒精

(1)在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时,他选择了一个铝块做实验,铝块的体积大一些好还是小一些好?_____

(2)设计出探究“浮力的大小与液体的密度是否有关”的记录实验数据的表格,表中要有必要的信息。表中涉及到的物理量只用字母表示即可。

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(3)在探究“浮力的大小与物体的体积是否有关”时,小明选用三个体积不同的铝块、烧杯、水和弹簧测力计,用如图的方式进行实验。先用弹簧测力计测出一个铝块的重力,然后把这个铝块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。再用其他两个铝块重复上述实验。分析数据得出了结论。

①该实验方案的不合理之处是:_____

②在原有实验器材的基础上,增加一个记号笔,写出改正不合理之处的做法:_____

【答案】大一些好

实验次数

V

V

液体种类

ρ

G/N

F/N

F/N

1

相同

相同

酒精

2

3

盐水

没有控制物体排开液体的体积相同 将三个铝块放在水平桌面上,用记号笔在铝块相同高度处做标记;每次将铝块浸入水中时,都使铝块的标记处与水面相平

【解析】

(1)在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时,应选择体积较大的铝块,因为体积越大,能变化的体积越大浮力变化越大,使用效果越明显;

(2)浮力与液体密度、排开液体的体积有关,根据控制变量法,应控制排开液体的体积相同,改变液体的密度。有弹簧测力计可以采用称量法测浮力;

(3)浮力与液体密度、排开液体的体积有关,要探究浮力与物体的体积的关系,根据控制变量法,需要控制液体密度、排开液体的体积相同,据此分析小明的实验方案,提出合理的方案。

(1)在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时,要使铝块多次浸入到液体中,以排开不同体积的液体,即底面浸入不同的深度,因为铝块的底面积一定,当铝块的体积大一些时,高度更大,这样有利于实验进行,实验现象更明显,即体积大一些好。

(2)在探究“浮力的大小与液体的密度是否有关”,根据控制变量法的思想,应保证铝块的总体积及排开液体的体积相等,分别浸没于三种液体中,标出三种液体密度大小关系,为了比较浮力大小,应包括物体的重,测力计的示数,浮力大小等数据。设计表格如下:

实验次数

V

V

液体种类

ρ

G/N

F/N

F/N

1

相同

相同

酒精

2

3

盐水

(3)①根据小明的实验方案知,三个铝块的体积不同,且每次浸没在液体中实验,则每次排开液体的体积不等,不符合控制变量法的思想,不能达到实验目的,即该实验方案的不合理之处是:没有控制物体排开液体的体积相同。

②在原有实验器材的基础上,增加一个记号笔,为了使每次排开液体的体积相等,应使铝块每次浸入液体的深度相同,所以改正不合理之处的做法为将三个铝块放在水平桌面上,用记号笔在铝块相同高度处做标记;每次将铝块浸入水中时,都使铝块的标记处与水面相平,这样就保证了每次排开液体的体积相等

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