Question

16．小明為了探究物體在水中不同深度所受浮力變化情況，如圖1所示，將一掛在彈簧測力計(jì)下的圓柱體金屬塊緩慢浸入水中（水足夠深），在圓柱體接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的不同深度h和彈簧測力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
h（cm）	0	2	4	6	8	10	12
F（N）	6.75	6.25	5.75	5.25	4.75	4.25	4.25

（1）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，第7次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體受到的浮力2.5N；物體的密度是2.7×10³kg/m³．
（2）分析表中第1列到第5列數(shù)據(jù)，說明浸在液體中的物體受到的浮力跟排開液體的體積有關(guān)，排開的液體體積越大，受到的浮力越大．
（3）分析表中第6列到第7列數(shù)據(jù)，說明浸沒在液體中的物體受到的浮力和深度無關(guān)．
（4）圖2中能正確反映彈簧測力計(jì)示數(shù)F和圓柱體下表面到水面距離h關(guān)系的圖象是：B．

Answer 1

分析 （1）浸沒深度為0時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)就是物體的重力，物體受到的浮力可用稱重法的表達(dá)式F_浮=G-F_拉求出；
由于V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計(jì)算出物體的體積，從而可計(jì)算出密度；
（2）同時(shí)關(guān)注h和F的變化趨勢，可發(fā)現(xiàn)浮力是隨著h的增大而增大的，而h的增大表明其排開液體的體積在增大；
（3）6、7列數(shù)據(jù)中h還在增大，但F不再改變，說明浮力不再與h有關(guān)，找出原因就可得到結(jié)論；
（4）明確橫縱軸表示的內(nèi)容，再分析F隨h的變化趨勢，與表格中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對照．

解答 解：（1）讀表格可知，h為0時(shí)，物體的重力G=6.75N，第7次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體已完全浸沒，所受浮力F_浮=G-F_拉=6.75N-4.25N=2.5N；
由F_浮=ρ_液gV_排得，物體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10-4m3；
則物體的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{6.75N}{10N/kg×2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³；
（2）分析表中第1-5列數(shù)據(jù)，觀察h和F的變化趨勢可得，在物體浸沒液體前，物體受到浮力的大小隨排開液體體積的增大而增大；
（3）第6、7列數(shù)據(jù)中h增大，但F不再改變，說明物體已完全浸沒，因此可得：物體浸沒在同種液體里，所受浮力的大小與浸沒的深度無關(guān)；
（4）通過分析表格中的數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)隨h的變化趨勢是，先變小再不變，因此，只有選項(xiàng)B符合題意．
故答案為：（1）2.5；2.7×10³；（2）浸在液體中的物體受到的浮力跟排開液體的體積有關(guān)，排開的液體體積越大，受到的浮力越大；（3）浸沒在液體中的物體受到的浮力和深度無關(guān)；（4）B．

點(diǎn)評 通過此題我們要學(xué)會熟練運(yùn)用稱重法的表達(dá)式求出浮力，對表格數(shù)據(jù)的分析是本題的重點(diǎn)，控制變量法依然是此類實(shí)驗(yàn)必須要用到的，此題的易錯(cuò)點(diǎn)在于分析圖象時(shí)要注意：彈簧測力計(jì)的示數(shù)F隨h的變化和浮力F_浮隨h的變化是不同的．