Question

小明为探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体合金块缓慢浸入水中（水足够深），在圆柱体不接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如下表：

次数	1	2	3	4	5	6	7
h/cm	0	2	4	6	8	10	12
F/N	5.75	5.25	4.75	4.25	3.75	3.25	3.25

（1）分析表中实验数据，可以得出物体重________N，第6次实验时，物体受到的浮力为________N．
（2）分析表中第1列到第5列数据，说明________．
（3）分析表中第6列到第7列数据，说明________．
（4）分析表中数据，可以得出合金块的底面积是________cm²．
（5）分析表中数据，可以得出合金的密度是________g/cm³．

Answer 1

解：
（1）第1次实验圆柱体没有浸入水中（h=0）可知它的重力为G=5.75N．
利用二次称重法：
在第6次实验中F_浮=G-F=5.75N-3.25N=2.5N．
（2）分析表中第1列到第5列数据可知：
圆柱浸入水的深度不同，即排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数也不相同，
可得结论：在液体密度一定时，物体受到的浮力大小与物体排开的液体体积有关，物体排开的液体体积越大，物体受到的浮力越大．
（3）分析表中第6列到第7列数据可知：
圆柱浸没水中的深度不同，即排开液体的体积相同，弹簧测力计的示数不变，
可得出结论：当物体浸没在液体中时，物体受到的浮力大小与物体浸入液体中的深度无关．
（4）在第六次实验中，
物体的体积为V=V_排==≈2.55×10^-2_m3
物体的底面积为S===2.55×10^-3_m2
（5）物体的质量为m==≈0.59kg
物体的密度为ρ==≈2.31×10³kg/m³=2.31g/cm³．
故答案为：
（1）5.75；2.5；
（2）在液体密度一定时，物体受到的浮力大小与物体排开的液体体积有关，物体排开的液体体积越大，物体受到的浮力越大；
（3）当物体浸没在液体中时，物体受到的浮力大小与物体浸入液体中的深度无关；
（4）2.55×10^-3；
（5）2.31．
分析：（1）本题利用二次称重法求浮力，题目中没明确给出重力大小，我们可以通过分析所给数据找到物体所受到重力的大小即第1次实验物体没浸入水面之前弹簧测力计的示数．
（2）（3）探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况时．应采用控制变量法观察所给数据，找出变量和不变量，归纳得出合理的结论．
（4）第六次实验拉力不再改变，说明物体全部浸没，此时的h也就是物体的高度．已知此时受到的浮力，利用V=V_排=得到物体的体积，最后利用S=得到物体的底面积；
（5）已知圆柱体的重力，可以得到质量；已知质量和体积，利用ρ=得到物体的密度．
点评：本题考查了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况，以及利用二次称重法求浮力的大小，侧重考查了控制变量法的思想，控制变量法是物理学习中最重要方法之一，所以一定要掌握好．