Question

甲乙两位同学分别对“物体的浮沉条件”进行了探究．

（1）甲同学的探究方案

实验器材：弹簧测力计（量程0～5N，分度值0.2N）、天平（带砝码盒）、量筒及水、蜡块（10g左右）

探究问题：蜡块的上浮条件．

实验过程：

①首先测量蜡块的重力：方案一是用弹簧测力计直接测出蜡块的重力；方案二是用天平测出蜡块的质量，再求出重力．

你支持方案           ，理由是                                      ．

②测量蜡块受到的浮力：量筒中放入适量的水，把蜡块放在水中浮在水面时，测出蜡块排开水的体积，用阿基米德原理求出浮力．你认为上述操作存在的问题是              

                               ．

③通过比较蜡块的重力和受到的浮力，可知物体上浮的条件．

（2）乙同学的探究方案

实验器材：装有水的大烧杯、蜡块、铁钉（见图）．

探究问题：蜡块的下沉条件．

实验过程：把蜡块浸没在水中，松手后，发现

蜡块要上浮直至漂浮在水面．为了使浸没在水中的蜡块会下沉，设计了两种实验方案．

方案一：将一根铁钉全部插入蜡块中，然后将蜡块浸没在水中松手，发现蜡块沉入水底．

方案二：用同样的铁钉，但只将其部分插入蜡块中，将蜡块浸没在水中松手，发现蜡块也沉入水底．

①从物体受力的角度看，在蜡块中插入铁钉是为了改变             的大小．

②能够得到的实验结论是：                                     ．

③虽然两种方案的实验结果基本一致，但老师认为方案一更科学．你认为老师这样评价的主要理由是                                              ．

Answer

（1）（1分）①二；     （2分） 因为弹簧秤的分度值大于蜡块的重力．（2分）②蜡块没有浸没在水中；（2）（1分）①重力（2分）②物体的重力大于浮力时，物体下沉（2分）③方案一是在改变物体重力的同时，控制了浮力不变这一条件．

【解析】（1）①蜡块的重力：

G=mg=9×10-3kg×10/N/kg=0.09N＜0.2N，

即：蜡块的重力小于弹簧测力计的分度值，无法直接精确测量，

所以，支持方案二；

②把蜡块放在水中浮在水面时，测出蜡块排开水的体积，这样用阿基米德原理求出的浮力不是蜡块浸没在水中受到的浮力．应该利用“助沉法”使蜡块浸没在水中，测出蜡块排开水的体积；

故答案为：①二；因为弹簧秤的分度值大于蜡块的重力． ②蜡块没有浸没在水中；

（2）在蜡块中插入铁钉，蜡块的重力增大；当重力大于浮力时，物体就会下沉；

方案一：将一根铁钉全部插入蜡块，在改变重力的同时浮力是不变的；

方案二：没有将铁钉全部插入蜡块，在改变重力的同时，蜡块排开液体的体积增大，根据F浮=ρ液gV排可知浮力变大，无法找到浮力和重力的关系．