例析实验探究题

侯中柱

压强与浮力是力学中重要知识点之一，探究液体内部压强规律和探究浮力大小影响因素是其中的重要实验。涉及知识面广，探究方法全面，是中考考查的热点。下面以一道实验题为例，帮助同学们掌握此类题目的解题方法。

例（2019·重庆）小薇同学制作了如图1所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。

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（1）紧密蒙在探头下端的橡皮膜，形变程度越大，说明它所受的液体压强越     。

（2）实验时的情形如图2所示，比较甲图和     图，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随深度的增加而增大。

（3）比较甲图和丙图，可以初步得出结论：液体内部压强与液体     有关。

（4）小薇同学用弹簧测力计挂着此探头继续探究：

①向溢水杯中注水，直到溢水口水流出时停止加水，最后溢水杯中的水面恰好与溢水口     ;

②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没，如图丁所示，此时弹簧测力计的示数为 N，溢出的水全部流入小量筒中，排开水的体积为     mL，此时探头所受的浮力为     N;

③探头从丁图位置不断缓慢往下放（细线足够长），排开水的质量     （选填“变大”“变小”或“不变”），弹簧测力计的示数会     （选填字母）。

A. 一直变大  B. 先不变后变小  C. 先变大后变小  D. 先变小后变大

解析：本题借助透明材质做的探头来探究液体内部压强规律和探究浮力大小影響因素，渗透了转换法和控制变量法的思想。

（1）在探究液体内部压强规律时，紧密蒙在探头下端的橡皮膜形变程度越大，说明它所受的液体压强越大，这是转换法的思想。

（2）比较图2中甲和乙，乙图中橡皮膜凹陷程度比甲图橡皮膜大，说明乙图中探头受到水的压强比甲图大，由此可得出：在同种液体中，液体内部压强随深度的增加而增大。

（3）比较甲图和丙图，盐水密度大于水密度，在探头浸入液体深度相同时，丙图中橡皮膜凹陷程度比甲图橡皮膜大，说明液体内部压强还与液体密度有关。

（4）再利用原装置探究浮力大小影响因素，即探究浮力大小与排开液体重力的关系。

①在丁图溢水杯中注水，直到溢水杯中的水面恰好与溢水口相平;

②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没时，F拉 = 0.4 N，溢出的水全部流入小量筒中，[V排=20 mL=20 cm3]，根据[F浮=G排液=ρ液gV排]可知：[F浮=ρ液gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20×10-6 m3=0.2 N];

③当探头从丁图位置不断缓慢往下放时，由于探头受到的压强逐渐增大，橡皮膜向里凹陷程度变大，受到浮力逐渐变小，根据F浮=G - F示可知，拉力逐渐变大，当探头接触到溢水杯底部且有压力之后，探头还受到杯底向上的支持力，根据平衡力知识可知，弹簧测力计示数会变小，因此，整个过程中弹簧测力计的示数会先变大后变小。

答案：（1）大 （2）乙 （3）密度 （4）①相平 ②0.4 20 0.2 ③变小 C

小结：以本题中探究浮力大小影响因素为例，测量浮力的方法较多，如称重法、阿基米德原理法、公式法等。这些方法不仅可以测量浮力，还可以测量物体密度，如称重法测物体密度、利用物体浮沉条件测物体密度等。

拓展练习

1.小明有一金属块，他想知道该金属块的密度，于是将金属块浸没在水中，如图3中甲所示，在将金属块缓缓从水中竖直提出来的过程中，画出了测力计拉力F随提起高度h变化的图象，如图3中乙所示。则该金属块的密度约为（ ）。

A. 2.7 × 103 kg/m3

B. 3.1 × 103 kg/m3

C. 3.5 × 103 kg/m3

D. 4.4 × 103 kg/m3

2.如图4所示，把一木块放入水中，静止时木块有[35]的体积浸入水中，木块的密度为 kg/m3。

答案：1.C 2. 0.6 × 103