Question

李静同学进行了如图所示的实验：她先测量出容器中水深为20cm，然后将一挂在弹簧测力计下的长方体物块缓慢地浸入水中（完全浸没时水不会溢出）．实验过程中，她记下弹簧测力计的示数F，并测量出对应情况下容器中水的深度h，实验数据如下表：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
F/N	1.5	1.4	1.3	1.2	1.1	1.0	1.0	1.0
h/cm	20.0	20.5	21.0	21.5	22.0	22.5	22.5	22.5

（g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（1）在物块未浸入水中时，水对容器底部的压强为多少？
（2）在物块完全浸入水中时，其受到的浮力为多大？
（3）分析表中数据变化规律，你能得到什么结论？

Answer 1

【答案】分析：（1）根据液体压强公式P=ρgh即可算出水对容器底部的压强；
（2）根据题意，要算物块完全浸入水中时受到的浮力，我们需要采用称量法，即F_浮=G-F_示．物块的重力等于物块未浸入水中时弹簧测力计的示数；物块完全浸入水中时（V_排一定，所以容器中水的深度不变），受到的浮力最大，此时弹簧测力计的示数最小；
（3）由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，物体所受浮力大小与物体排开液体的体积成正比；当物体完全浸入液体中时，所受浮力大小与浸入的深度无关．
解答：解：（1）物块未浸入水中时，水对容器底部的压强：P=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2×10³Pa；
（2）由表格中数据可知，第一次实验时，容器中水的深度为20cm，说明此时物块还没有浸入水中，则此时弹簧测力计的示数就是物块的重力，即G=1.5N；
由表格中数据可知，第6～8次实验中，容器中水的深度保持不变且此时弹簧测力计的示数最小并保持不变，所以可知此时物块已经完全浸入水中；
则物块完全浸入水中时，其受到的浮力为：F_浮=G-F_示=1.5N-1.0N=0.5N；
（3）由表格中数据可知，第2～6次实验中，容器中水的深度增加，表明物块排开水的体积在增大，随着物块排水体积的增大，弹簧测力计的示数在减小，这说明随着物块排水体积的增大，物块所受的浮力在增大；
由表格中数据可知，第6～8次实验中，容器中水的深度保持不变且弹簧测力计的示数保持不变，说明当物块完全浸入水中时，物块所受浮力大小与浸入的深度无关．
答：（1）物块未浸入水中时，水对容器底部的压强为2×10³Pa．
（2）物块完全浸入水中时，其受到的浮力为0.5N．
（3）物块所受浮力大小随排开液体体积的增大而增大；当物块完全浸入水中时，物块所受浮力大小与浸入的深度无关．
点评：本题考查了学生根据表格中的数据进行分析归纳的能力，同时也考查了学生对阿基米德原理、浮力大小计算的掌握和理解，是一道好题．