Question

15．如圖甲，底面積為80cm²的圓筒形容器重5N內(nèi)裝有適量10cm深的水，放在水平桌面上，底面積為60cm²，高為12cm的實(shí)心圓柱形物體A用細(xì)線拴好并懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下．小王要探究圓柱形物體A逐漸浸入圓筒形容器內(nèi)的水中時(shí)（水沒有溢出容器），彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與圓柱形物體A下表面與水面的距離h的關(guān)系．（不計(jì)細(xì)線重）
（1）除圖中的器材外，還需要的測(cè)量工具是刻度尺
（2）小王從圓柱體接觸水面至接觸容器底之前，分別記下九組F，并將測(cè)量的結(jié)果填寫在下面的表格中．
①依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖乙中的方格紙中畫出F與h關(guān)系的圖象．

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4	5	6	7	8	9
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14	16
F/N	9.0	7.8	6.6	5.4	4.2	3.0	1.8	1.8	1.8

②由表中數(shù)據(jù)可知，物體A的重力為9N．
③分析表中數(shù)據(jù)、觀察圖象，可以得出結(jié)論：在物體A沒有浸沒之前，當(dāng)h增大時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F減�。ㄟx填“增大”、“減小”或“不變”），當(dāng)物體A浸沒后，當(dāng)增大h時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F不變（選填“增大”、“減小”或“不變”），由此可知浸沒在液體中的物體所受浮力與浸入深度無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）
④從表格可知：在做次序3的實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體A受到的浮力為2.4N．
（3）物體A在h=8cm時(shí)與未放入物體A前比較，容器對(duì)地面的壓力增加4.8N．
（4）物體A在容器內(nèi)浸沒后與未放入物體A前比較，水對(duì)容器底產(chǎn)生的壓強(qiáng)增加了900Pa．

Answer 1

分析 （1）由題要測(cè)量物體A下表面與水面的距離h的關(guān)系可知還需要的測(cè)量工具；
（2）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線畫出圖象；
②根據(jù)圖象知道在未浸入水中之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為物體重力；
③物體浸入水中到完全浸沒；物體完全浸沒在水中．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化可以從數(shù)據(jù)中得出；
③由表格第3次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)F_浮=G-F計(jì)算浮力；
（3）物體A受到水的浮力，根據(jù)力的作用是相互的，物體對(duì)水有向下的壓力，由此得到容器對(duì)地面增加的壓力；
（4）已知物體的底面積和高度，可以得到體積；物體完全浸沒排開水的體積等于它的體積；已知物體的體積和容器的底面積，可以得到放入物體排開水的深度；已知水的密度和物體排開水的深度，利用P=ρgh可以得到水對(duì)容器底部增加的壓強(qiáng)．

解答 解：
（1）探究彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與圓柱形物體A下表面與水面的距離h的關(guān)系，由圖可知還需要刻度尺；
（2）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線畫出圖象，如圖所示：
；
②分析圖象數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：在物體A沒有浸沒之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為9N，即物體重力為9N；
③在物體A沒有浸沒之前，當(dāng)h增大時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F減��；在物體A浸沒后，當(dāng)增大h時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F不變；由此可知浸沒在液體中的物體所受浮力與浸入深度無關(guān)．
④由表格第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：圓柱形受到的浮力為F_浮3=G-F₃=9N-6.6N=2.4N；
（3）由表格實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，圓柱形浸入深度h=8cm時(shí)，受到的浮力為F_浮5=G-F₅=9N-4.2N=4.8N，
因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ�，所以圓柱體A對(duì)水有向下的壓力，由此可知容器對(duì)地面的壓力增加4.8N；
（4）物體完全浸沒時(shí)排開水的體積為V_排=V_A=S_Ah_A=60cm²×12cm=720cm³
水面上升高度為h=$\frac{{V}_{排}}{{S}_{容}}$=$\frac{720c{m}^{3}}{80c{m}^{2}}$=9cm=0.09m，
水對(duì)容器底部增加的壓強(qiáng)為p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.09m=900Pa．
故答案為：
（1）刻度尺（2）①圖象見上圖；②9；③減��；不變；無關(guān)；④2.4；（3）4.8；（4）900．

點(diǎn)評(píng) 探究F與h的關(guān)系時(shí)，在未浸沒之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為物體重力，有的同學(xué)錯(cuò)誤的認(rèn)為，浮力與深度有關(guān)，這種認(rèn)識(shí)是片面的，因?yàn)楹鲆暳松疃茸兓�引起排開液體體積的變化．