Question

3．小明猜想“物體所受的浮力與物體所處的深度有關(guān)”．他在彈簧測力計下掛一金屬柱，把它逐漸放入水中（如圖甲）．

（1）小明根據(jù)測力計的示數(shù)，得出結(jié)論：金屬柱在水中的深度越深，所受的浮力越小；小軍用同一金屬柱做了另一組實驗（如圖乙），得出另一個的結(jié)論：浸沒的金屬柱所受的浮力都是6.6N，與深度無關(guān)；請你從兩位同學(xué)的結(jié)論中任選一個，判斷其是否正確，并說出理由．
答：小明的結(jié)論的錯誤的；理由是金屬柱在完全浸沒在水中以前，從圖中數(shù)據(jù)可以看出，在水中越深，彈簧測力計的示數(shù)越來越小，而浮力F_浮=G-F_拉就會越來越大．
（2）如果把這個金屬柱直接放在水中如圖D所示，根據(jù)小明和小軍的實驗可以推斷，此時金屬柱所受的浮力大小為3N．
（3）根據(jù)上述實驗的全部數(shù)據(jù)，進(jìn)一步得到金屬柱的質(zhì)量是0.96kg；金屬柱的體積為3×10^-4m³；金屬柱的密度是3.2×10³kg/m³．（g=10N/Kg）

Answer 1

分析 小明的結(jié)論是錯誤的，金屬柱在完全浸沒在水中以前，從圖中數(shù)據(jù)可以看出，在水中越深，彈簧測力計的示數(shù)越來越小，而浮力F_浮=G-F_拉就會越來越大；小軍的結(jié)論也是錯誤的，對于完全浸沒在水中的物體，浮力大小與深度無關(guān)，但是浮力不是6.6N，而應(yīng)是F_浮=G-F_拉=9.6N-6.6N=3N．
根據(jù)公式m=$\frac{G}{g}$計算出物體的質(zhì)量，再根據(jù)公式計算金屬體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，最后根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出金屬體的密度．

解答 解：（1）小明的結(jié)論是錯誤的，金屬柱在完全浸沒在水中以前，從圖中數(shù)據(jù)可以看出，在水中越深，彈簧測力計的示數(shù)越來越小，而浮力F_浮=G-F_拉就會越來越大；
（2）金屬體完全浸沒在水中以后，F(xiàn)_浮=ρ_水gV_排可知，ρ_水和V_排不變，因此浮力不變，但是浮力大小不是6.6N，而是F_浮=G-F_拉=9.6N-6.6N=3N．
（3）金屬體的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{9.6N}{10N/kg}$=0.96kg
金屬體的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{3N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=3×10^-4m³；金屬體的密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.96kg}{3×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.2×10³kg/m³
故答案為：（1）小明的結(jié)論是錯誤的；金屬柱在完全浸沒在水中以前，從圖中數(shù)據(jù)可以看出，在水中越深，彈簧測力計的示數(shù)越來越小，而浮力F_浮=G-F_拉就會越來越大；
（2）3；（3）0.96；3×10^-4；3.2×10³．

點評 此題主要考查浮力的計算公式F_浮=ρ_水gV_排、F_浮=G-F_拉的理解和應(yīng)用，以及質(zhì)量和密度的計算公式的正確理解和靈活運用，只要學(xué)生能夠正確的理解了公式，掌握公式中每一個物理量的對應(yīng)物理意義，就能夠熟練的把公式應(yīng)用到生活中去，充分體現(xiàn)物理來源于生活，又服務(wù)于社會的教學(xué)理念．