Question

4．喜歡書法的小明同學用壓紙石塊設計了如下測量與探究活動，如圖所示：

（1）小明在學校用天平和量筒測量壓紙石塊的密度：
①將托盤天平置于水平桌面上，游碼移至零刻度處，發(fā)現指針偏向分度盤的右側，他應將平衡螺母向
左 （選填“左”或“右”）調，直至橫梁平衡；
②將石塊放在天平的左 （選填“左”或“右”）盤，在另一盤中增減砝碼并移動游碼，直至橫梁再次平衡，此時砝碼和游碼如圖a所示，則石塊的質量m=53.4g；
③他在量筒中裝入40 mL的水，將石塊緩慢浸沒在水中，如圖b所示，則石塊的體積V=20 cm³，由密度公式ρ=$\frac{m}{V}$可算出它的密度．
（2）小明回家后用操作方便、精確度高的電子秤和同一塊壓紙石塊，探究“影響浮力大小的因素”．
①他將攪勻的糖水裝入柱形杯中，置于電子秤上，如圖c所示； 
②用體積不計的細線系好石塊，緩慢浸入糖水至剛好浸沒，電子稱示數逐漸增大，則糖水對杯底的壓力
逐漸增大 （選填“逐漸增大”、“保持不變”或“逐漸減小”），說明石塊所受浮力大小與排開液體的體積有關．如圖d所示位置，石塊所受浮力大小為0.214N；
③他將石決沉入杯底，松開細線，如圖e所示，便開始書寫探究報告：
④完成探究報告后，他將石塊從糖水中慢慢提起．細心的小明發(fā)現石塊離開杯底至露出液面前，電子秤示數一直減小，這說明石塊在放置一段時間的糖水中所受浮力的大小與浸沒深度有關 （選填“有關”、“無關”），造成這個結果的主要原因可能是放置一段時間后不同深度的糖水密度不均勻．

Answer 1

分析 （1）通過指針偏轉的方向，來移動平衡螺母．指針右偏，天平的右端下沉，平衡螺母向相反的方向移動．
物體的質量=砝碼的質量+游碼對應的刻度值；
量筒分度值為1ml，讀出量筒示數由此得出物體的體積；
（2）浮力與液體密度和物體浸沒在液體中的體積有關，探究中應運用控制變量法；根據增大的壓力計算浮力的大�。�

解答 解：
（1）①天平放在水平桌面上，游碼移到標尺左端的零刻度，指針偏向分度盤的右側，天平的右端下沉，應將平衡螺母向相反的左側移動．
②物體石塊放在天平的左盤里，砝碼放在右盤里，由圖b知小石塊的質量：m=50g+3.4g=53.4g，
③由圖c知，量筒分度值1mL，所以石塊的體積V=60ml-40ml=20ml=20cm³；
（2）②石塊逐漸浸入糖水中，排開糖水體積逐漸增大，受到糖水浮力增大，因為力的作用是相互的，所以石塊對糖水有向下力的作用逐漸增大，所以糖水對杯底壓力增大，這說明石塊受到的浮力與排開液體的體積有關；
比較分析實驗步驟c、d中電子秤的讀數，從c～d讀數越來越大，得出的結論是：在排開液體的密度不變的情況下，物體受到的浮力與物體排開液體的體積有關；
浮力大小為：F_浮=G_排=m_排g=（421.4g-400.0g）×10^-3×10N/kg=0.214N；
④由題知，石塊從糖水中慢慢提起，石塊離開杯底至露出液面前，電子秤示數一直減小；
在該過程中，電子秤的示數等于容器和糖水的總重再加上石塊對糖水的壓力（該壓力等于浮力），電子秤示數減小，說明石塊受到浮力也減小了，由此說明石塊在放置一段時間的糖水中所受浮力的大小與浸沒深度有關；
石塊離開杯底至露出液面前浸沒在糖水中，探究浮力與浸入深度的關系控制了石塊浸入液體體積不變，所以造成得到這個結果的原因可能是放置一段時間后不同深度的糖水密度不同．
故答案為：（1）①左；②左；53.4；③20；（2）②逐漸增大；排開液體的體積；0.214；④有關；放置一段時間后糖水密度分布不均勻．

點評 本題中以生活中見的器材和材料做探究實驗，在只有測質量工具的條件下，涉及測量物體體積和密度的方法，重點考查了影響浮力大小的因素、控制變量法和對測量結果的評估能力．掌握基礎知識是關鍵．