Question

实验中学物理课外实验小组，为了探究物体浸在水中不同深度所受浮力的变化情况，进行了如下的实验：将一挂在弹簧测力计下的圆柱型金属体（高度为10cm）缓慢浸入水中（水足够深），从圆柱体接触水面至接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的深度h和弹簧测力计的示数F．实验数据如下表．

实验次序	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	4.75	4.25	3.75	3.25	2.75	2.25	2.25	2.25
F浮/N	0	0.50	1.00	1.50

（1）请将第4次实验计算出的浮力填入表格；
（2）依据表中数据，在右边的坐标系中画出浮力F_浮与深度h关系的图象；
（3）通过对图象的分析，你得到的结论是：

圆柱型金属体所受的浮力与圆柱型金属体所排开水的体积成正比

．
（4）物体的体积是多少？（g取10N/kg）

Answer 1

分析：（1）分析表中深度h与浮力F_浮的比值关系，找出h与F_浮间的规律，然后求出各次实验所对应的浮力．
（2）用描点法作图，先根据实验数据描点，然后作图．
（3）先作浮力与金属体浸入水中的深度h的关系图象出，由图象分析各物理量间的关系F_浮与h成正比，然后得出结论．
（4）物体的体积就等于它所排开水的体积，物体所受的浮力大小等于它所排开水的重力，由物体所受浮力求出它所排开水的体积，再求物体体积．

解答：解：（1）在竖直方向上，金属体受竖直向上的浮力F_浮，弹簧秤竖直向上的拉力F，竖直向下的重力G，
物体处于平衡状态，则这三个力的合力为零，即F_浮+F-G=0，由F_浮=G-F可求出5，6，7，8次的浮力，
大小分别为2.00N    2.50N   2.50N   2.50N．
（2）先根据实验数据，在坐标纸上描点，再连线作图．图象如图所示．

（3）圆柱型金属体的体积V，等于圆柱型金属体的底面积S，与高度h的成绩，即V=Sh，由图象可看出，
圆柱型金属体所受的浮力F_浮与圆柱型金属体浸入水中的深度h成正比，也与浸入水中的体积V成正比，
由图象得出的结论是：圆柱型金属体所受的浮力与圆柱型金属体所排开水的体积成正比．
（4）由题意知，金属体完全浸入水中时所受浮力F_浮=2.50N，
金属体所受浮力等于它所排开的水所受的重力，即G_水=2.50N，G_水=m_水g，m_水=

G水

g

=

2.50N

10N/Kg

=0.25Kg，
所排开水的体积V_水=

m水

ρ水

=

0.25Kg

1000Kg/m3

=2.5×10^-4m³．
金属体的体积等于它所排开水的体积V_金属=V_水=2.5×10^-4m³．
答：物体的体积是2.5×10^-4m³．

点评：这是一道实验探究题，要求学生有较强的实验数据处理能力，在学习过程中要多分析多总结实验数据处理方法．