Question

刚刚学习完有关浮力的知识，小明同学通过网络了解到“远征号”潜水艇在东海执行任务时是潜行在海水中，执行完任务回到长江后又会浮出水面．小明同学想：潜水艇的下潜和上浮应满足什么条件呢？于是，他找来如图1所示器材，进行了如下探究：
（1）探究物体上浮的条件
A．在量筒中注入适量水，读出量筒中水的体积V₁；
B．将适量小螺丝钉放入塑料瓶中，旋紧瓶盖，放入水中，使塑料瓶能够漂浮在水面上，读出此时水面刻度V₂；
C．取出塑料瓶，擦干净水，用弹簧测力计测出塑料瓶和小螺丝钉的总重力G；
D．根据______原理可求得塑料瓶受到的浮力F_浮=______（用已知的物理量和直接测量的物理量表示）．
E．分析比较______的大小关系即可得出物体上浮的条件．
（2）探究物体下沉的条件
A．取出塑料瓶，向塑料瓶中继续添加小螺丝钉，直至旋紧瓶盖放入水中后，可观察到塑料瓶下沉；
B．取出塑料瓶，用抹布擦干净水，将其挂在弹簧测力计下，如图2（a）所示，测出其重力G为______N；
C．将塑料瓶浸没水中，此时弹簧测力计的示数如图2（b）所示，则塑料瓶受到的浮力F_浮为______N；
D．分析比较数据可得出物体下沉的条件是______．

探究讨论：（1）小塑料瓶本身就能浮在水面，而小明在探究物体上浮条件时，却向塑料瓶中放入了适量的小螺丝钉，他这样做的好处是______．
（2）小明在探究物体上浮的条件时存在的问题是______．

Answer

（1）根据阿基米德原理，小塑料瓶受到的浮力等于塑料瓶排开水的重力，由密度公式的变形公式及G=mg求出塑料瓶受到的浮力；根据塑料瓶受到的浮力与重力的关系可以得出物体上浮的条件．
（2）根据图示弹簧测力计确定弹簧测力计的分度值，读出弹簧测力计的示数；小瓶所受重力与小瓶浸没在水中时弹簧测力计的示数之差等于小瓶受到的浮力；分析实验数据可以知道物体下沉的条件．
（3）①增加塑料瓶越的重力，可以减小实验误差；②为了探究物体上浮的条件，最初应让物体浸没在水中．
【解析】
（1）C、根据阿基米德原理可求得塑料瓶受到的浮力等于塑料瓶排开水的重力，
即F浮=m水g=ρ水V排g=ρ水（V2-V1）g=ρ水g（V2-V1）．
D、分析比较浮力和重力的大小关系即可得出物体上浮的条件．
（2）B、由图2（a）可知，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是2.4N，塑料瓶重力G=2.4N；
C、由图2（b）可知，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是1.8N，塑料瓶所受到的浮力为F浮=2.4N-1.8N=0.6N；
D、由实验步骤可知，F浮＜G，此时所料瓶下沉，因此物体下沉的条件是F浮＜G．
探究讨论：（1）向塑料瓶中放入了适量的小螺丝钉，他这样做的好处是：可以增大小塑料瓶的重力以减小误差．
（2）小明在探究物体上浮的条件时存在的问题是：小塑料瓶没有浸没在水中．
故答案为：（1）阿基米德；ρ水g（V2-V1）；浮力和重力．（2）2.4；0.6；F浮＜G．
探究讨论：可以增大小塑料瓶的重力以减小误差；小塑料瓶没有浸没在水中．