探究浮力大小的影響因素

孫舒

浮力大小與物體排開液體的體積及液體的密度有關(guān)，怎樣通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論？實(shí)驗(yàn)過程中需要注意什么？通過實(shí)驗(yàn)可以有什么新的發(fā)現(xiàn)？以上都是近幾年中考考查的重點(diǎn)，下面就針對(duì)以上問題逐一解答。

[實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

如圖1是探究浮力大小的影響因素的實(shí)驗(yàn)裝置圖，因?yàn)楦×Υ笮∨c物體排開液體的體積及液體的密度有關(guān)，因此，需要采用“控制變量法”進(jìn)行探究。即：（1）如圖1乙所示，控制液體的密度不變，將圓柱體逐漸浸入水中，直到完全浸沒（改變物體排開液體的體積）;（2）如圖1丙所示，控制液體的密度和物體排開液體的體積不變，將圓柱體浸沒在水中不同深度處（改變物體浸沒在液體中的深度）;（3）如圖1丁所示，控制物體排開液體的體積不變，將圓柱體分別浸沒在水和濃鹽水中（改變液體的密度）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體在液體中所受浮力的大小與物體排開液體的體積及液體的密度有關(guān)。物體排開液體的體積越大、液體的密度越大，浮力就越大。

[實(shí)驗(yàn)拓展]

在探究浮力大小的影響因素時(shí)，需要選用不同液體進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的目的是使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性，這樣得到的結(jié)論更科學(xué)。在得出浮力大小的影響因素時(shí)也需要注意以下兩點(diǎn)：（1）浮力產(chǎn)生的原因是浸沒在液體中的物體，其上、下表面受到液體對(duì)它的壓力不同，如物體下表面沒有液體，則浸在液體中的物體不受浮力，如水中的圓柱形橋墩;（2）浮力的大小與物體的密度、物體在液體中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、液體體積等無關(guān)，如在水中下沉的物體不一定比上浮的物體所受浮力小。

[典例精析]

例（2020·江蘇·蘇州）小明用裝有沙子的帶蓋塑料瓶探究浮力大小的影響因素。

（1）小明列舉了三個(gè)常識(shí)，分別做出了三個(gè)猜想，其中符合常識(shí)1的是 （填序號(hào)）。

[常識(shí) 猜想 1.木頭漂在水面，鐵釘沉在水底

2.輪船從長江駛?cè)氪蠛?，船身?huì)上浮一些

3.人從泳池淺水區(qū)走向深水區(qū)，感覺身體變輕 1.與浸入液體的深度有關(guān)

2.與液體的密度有關(guān)

3.與物體的密度有關(guān) ]

（2）為了驗(yàn)證上述猜想是否正確，小明依次做了如圖2實(shí)驗(yàn)，請回答下列問題。

①根據(jù)A、B、C的結(jié)果，可得猜想1是 （填“正確”或“錯(cuò)誤”）的;根據(jù)A、C、D的結(jié)果，可得猜想1是 （填“正確”或“錯(cuò)誤”）的。深入分析上述現(xiàn)象，可得：浮力大小與 有關(guān)，與浸入液體的深度 。

②接下來根據(jù)A、D和E （填“能”或“不能”）對(duì)猜想2進(jìn)行驗(yàn)證。

③為驗(yàn)證猜想3，小明在老師的指導(dǎo)下，將瓶子中的沙子倒掉一些以減小物體密度。接著他仿照步驟D進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)此時(shí)測力計(jì)示數(shù)小于1.8 N，便認(rèn)為該猜想是正確的。小明在該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問題是 。

解析：本題利用生活中常見現(xiàn)象為情境，通過裝有沙子的帶蓋塑料瓶探究浮力大小的影響因素。

（1）木頭漂在水面，鐵釘沉在水底，因?yàn)槟绢^密度小于水的密度，鐵釘密度大于水的密度，即浮力大小可能與物體的密度有關(guān)。

（2）圖2是探究浮力大小的影響因素，①根據(jù)A、B、C的結(jié)果，塑料瓶逐漸浸入水中，拉力（即彈簧測力計(jì)示數(shù)）逐漸變小，說明浮力逐漸變大，即猜想1（與浸入液體的深度有關(guān)）是正確的;根據(jù)A、C、D的結(jié)果，拉力不變，說明浮力不變，即猜想1是錯(cuò)誤的。進(jìn)一步分析可得：浮力大小與排開液體的體積有關(guān)，與浸入液體的深度無關(guān)。

②根據(jù)A、D和E可知：排開液體的體積一定時(shí)，液體的密度越大，拉力（即彈簧測力計(jì)示數(shù)）越小，浮力越大，即能驗(yàn)證猜想2（與液體的密度有關(guān)）是正確的。

③為驗(yàn)證猜想3，在將瓶子中的沙子倒掉一些以減小物體密度的同時(shí)，瓶子重力也在減小，所以在進(jìn)行步驟D實(shí)驗(yàn)時(shí)，存在的問題是沒有測量出此時(shí)瓶子（含有沙子的）重力。

答案：（1）3 （2）①正確 錯(cuò)誤 排開液體的體積 無關(guān) ②能 ③沒有測量出此時(shí)瓶子（含有沙子的）重力

（作者單位：江蘇省鹽城市騰飛路初級(jí)中學(xué)）