Question

夏琛同学为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况，如图所示，将一挂在弹簧秤下的圆柱体金属块缓慢地浸入水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面在水中的深度h和弹簧秤相应的示数F．已知圆柱体高为8cm，实验记录如下表：

次数	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	8	7.5	7	6.5	6	6	6	6

（1）分析上表的数据可知，金属块的质量为

0.82

kg．
（2）当浸入深度为4cm时，物体所受的浮力为

1

N．
（3）下面能正确反映物体所受浮力F浮与圆柱体下表面在水中深度h关系的图象是

D

（4）由以上实验，还可以计算出金属块的密度ρ=

4×10³kg/m³

．

Answer 1

分析：（1）金属块没有浸入水中时，弹簧测力计的示数等于物体的重力，由G=mg的变形公式求出物体的质量．
（2）金属块浸入水中时，重力与弹簧测力计示数之差是物体受到的浮力，由表中实验数据可以求出物体受到的浮力．
（3）根据浮力公式分析金属块受到的浮力如何变化，然后选择对应的图象．
（4）求出金属块完全浸没在水中时受到的浮力，由浮力公式求出金属块的体积，最后由密度公式求出金属块的密度．

解答：解：（1）由表中实验数据可知，金属块没有浸入水中时，弹簧测力计示数为8N，则金属块重力为8N，
∵G=mg，
∴金属块质量m=

G

g

=

8N

9.8N/kg

≈0.82kg；
（2）由表中实验数据可知，当浸入深度为4cm时，物体所受的浮力：
F_浮=G-T=8N-7N=1N；
（3）由浮力公式可知，F_浮=ρgV_排可知，金属块排开水的体积V_排随h的增大而增大，当金属块完全浸没在水中时，V_排不变，因此金属块受到的浮力随h先增大后不变，故D正确；
（4）由表中实验数据可知，金属块完全浸没在水中时，金属块受到的浮力F_浮=G-T=8N-6N=2N，
∵F_浮=ρgV_排，
∴金属块的体积V=V_排=

F浮

ρ水g

，
金属块的密度：
ρ_金属=

m

V

=

G g

F浮 ρ水g

=

Gρ水

F浮

=

8N×1×103kg/m3

2N

=4×10³kg/m³；
故答案为：（1）0.82；（2）1；（3）D；（4）4×10³kg/m³．

点评：此题是浮力和深度关系的探究实验，主要是考查对实验数据的分析能力；要注意排水法求固体体积的方法，求出金属块的体积后，由密度公式可以求出密度．