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2023年11月8日，“雪龙”号极地科考船拉响汽笛，抵达赤道，开启了南半球的行程。小明在观看电视新闻时，发现南极浮冰无论多大多重，都浮在水面上，于是对刚刚学过的...

Mar 19, 2024

2023年11月8日，“雪龙”号极地科考船拉响汽笛，抵达赤道，开启了南半球的行程。小明在观看电视新闻时，发现南极浮冰无论多大多重，都浮在水面上，于是对刚刚学过的“物体的质量不随物态的变化而变化”产生了疑问。请你利用冰设计一个实验方案，帮助小明解开疑问。（温馨提示：注意实验方案的可操作性）（1）还需要的器材：__________________；（2）实验步骤：_____________________；（3）实验结论：_____________________。

Solution

还需要的器材：一个透明容器、足够的水、一块冰、天平、尺子。

实验步骤： 1. 使用天平测量一块冰的质量。 2. 将透明容器装满水，直至水面接近容器边缘。 3. 将冰放入水中，观察冰的浮沉状态。 4. 使用尺子测量冰浮在水面上的部分和水下的部分的体积。 5. 根据浮力原理，计算冰的密度和水的密度。 6. 记录实验数据和观察结果。

实验结论：冰的密度小于水的密度，因此冰能够浮在水面上。冰的质量不会因为它的物态变化（从固态变为液态）而改变，但其体积会发生变化，这是冰能浮在水面上的原因。

Answer

（1）一个透明容器、足够的水、一块冰、天平、尺子；（2）测量冰的质量，将冰放入装满水的容器中，观察并记录冰的浮沉状态和体积变化；（3）冰因为密度小于水而浮在水面上，其质量不随物态变化而变化。

Key Concept

浮力原理：当物体浸入流体中时，流体对物体的上升力称为浮力。根据阿基米德原理，浮力等于物体排开流体的重量。物体的质量不会因为其物态的变化而变化，但其体积可能会变化，这影响了物体的浮力。

Explanation

通过实验测量冰的质量和体积，我们可以了解冰为什么能够浮在水面上。冰的密度小于水，使得它即使在质量不变的情况下也能浮在水面上。这个实验帮助小明理解了物体的质量与其浮力之间的关系，并没有违反他所学过的“物体的质量不随物态的变化而变化”的原理。