五、实验题
20. 图 9-60 是“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验，以及实验过程中弹簧测力计的示数。

(1)分析图(a)中的甲、乙、丙三次实验，可得：浮力大小与物体有关；分析甲、丙、丁三次实验，可得：浮力大小与物体浸没在水中的深度(选填“有关”或“无关”)；分析三次实验，可得：浮力大小与液体的密度有关。
(2)为了验证浮力大小可能与物体的形状有关，小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图(b)所示的实验。由此小明得出的结论是：浮力的大小与物体的形状有关。小宁认为此结论不可靠，主要原因是。

排开液体的体积
无关
甲、丁、戊
没有控制排开液体的体积相同

【解析】
(1) 对比甲、乙、丙实验，物体排开水的体积逐渐增大，弹簧测力计示数逐渐减小，根据称重法$F_{浮}=G-F_{示}$可知浮力逐渐变大，故浮力大小与物体排开液体的体积有关；
对比甲、丙、丁实验，物体完全浸没在水中，深度不同但弹簧测力计示数相同，浮力相同，故浮力大小与物体浸没在水中的深度无关；
要探究浮力与液体密度的关系，需控制物体排开液体的体积和浸没深度相同，改变液体密度，甲、丁、戊三次实验符合条件，可得浮力大小与液体的密度有关。
(2) 验证浮力与物体形状的关系时，需控制排开液体的体积和液体密度相同，小明的实验中，橡皮泥捏成不同形状时排开液体的体积不同，未控制变量，因此结论不可靠。
【答案】
(1) 排开液体的体积；无关；甲、丁、戊
(2) 没有控制排开液体的体积相同
【知识点】
控制变量法；浮力的影响因素；阿基米德原理
【点评】
本题是探究浮力影响因素的典型实验题，核心考查控制变量法的应用，需明确实验中的变量与不变量，结合称重法分析浮力变化，进而推导实验结论。
【难度系数】
0.7

21. 在验证阿基米德原理的实验中，使用了图 9-61(a)中的溢水杯和小桶来接收被测物体排开的水。

(1)在放入被测物体前，在溢水杯中加入适量的水，使水面与溢口(选填“相平”或“不相平”)。
(2)图 9-61(b)为实验步骤的示意图，步骤①是在弹簧测力计下悬挂一小石块，记下弹簧测力计的示数 $F_{1}$ 的大小，即小石块所受的，步骤①和步骤②的目的是测出，步骤③和步骤④的目的是测出；
(3)若弹簧测力计的四个示数 $F_{1}$、$F_{2}$、$F_{3}$、$F_{4}$ 满足关系式，则可以验证阿基米德原理。

相平
重力
浮力
排开液体的重力
$F_{1}-F_{2}=F_{4}-F_{3}$

【解析】
(1)在溢水杯中加入适量的水，使水面与溢口相平，这样当物体浸入水中时，排开的水才能全部溢出到小桶中，确保测量的排开液体重力准确。
(2)步骤①中，弹簧测力计下悬挂小石块，静止时拉力等于重力，故$F_{1}$是小石块所受的重力；根据称重法测浮力，步骤①的$F_{1}$和步骤②的$F_{2}$，可通过$F_{1}-F_{2}$计算出小石块受到的浮力；步骤③的$F_{3}$是空桶的重力，步骤④的$F_{4}$是桶和排开水的总重力，两者之差$F_{4}-F_{3}$就是排开液体的重力。
(3)阿基米德原理的内容是浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力，当$F_{1}-F_{2}=F_{4}-F_{3}$时，说明石块受到的浮力等于排开液体的重力，验证了阿基米德原理。
【答案】
(1)相平
(2)重力；小石块受到的浮力；排开液体的重力
(3)$F_{1}-F_{2}=F_{4}-F_{3}$
【知识点】
阿基米德原理、称重法测浮力、排液重力测量
【点评】
本题为验证阿基米德原理的基础实验题，重点考查实验操作要求、实验步骤的目的及原理的验证，需熟练掌握实验的核心逻辑与操作细节。
【难度系数】
0.8