Question

小明很善于思考，小明想：浮力是液体对物体向上的托力，而物体间力的作用是相互的，所以物体对液体一定有向下的压力，那么浮力的大小和物体对液体压力的大小有什么关系呢？
（1）小明和小红利用烧杯、水、天平、合金圆柱体、细线和弹簧测力计，进行了如下探究：
①在烧杯中盛适量水，用天平测出烧杯和水的总质量m₁；
②用弹簧测力计测出圆柱体的重力G；
③如图所示，将圆柱体部分浸入烧杯的水中，静止在某一深度，
记下弹簧测力计的示数 F，则圆柱体所受水的浮力为

G-F

（用弹簧测力计所测得的量来表示）；此时向天平的右盘加上适量的砝码，使天平重新平衡，记下天平的读数m₂，则圆柱体对水的压力为

（m₂-m₁）g

（用天平所测得的量来表示）．
（2）下表为小明和小红记录的实验数据：（表中h₂＞h₁）

圆柱的位置	圆柱体的重力 G/N	弹簧测力计的示数F/N	烧杯和水的总质量m1/g	天平的读数m2/g
圆柱体部分浸入	2.6	2.4	180	200
圆柱体浸没深度h1	2.6	2.2	180	220
圆柱体浸没深度h2	2.6	2.2	180	220

①通过分析表格中的数据，可以知道：圆柱体浸没在水中所受的浮力为

0.4

N，圆柱体对水的压力为

0.4

N．
②通过分析表格中的数据，可以得出：浮力的大小

等于

（选填“大于”、“小于”或“等于”）物体对液体压力的大小；此外他们还发现：物体浸没前浮力与浸入的深度

有关

（选填“有关”、“无关”）．除此以外，你还能发现什么规律

物体浸没后浮力与浸入的深度无关

．
③由表格中的数据可知，该圆柱体的密度为

6.5×10³

 kg/m³．

Answer 1

分析：（1）弹簧测力计示数变小的原因是受到水向上的浮力；圆柱体对水向下压力与右盘中所加砝码重力使天平再次平衡．
（2）①用弹簧测力计示数之差算浮力，用两次平衡砝码增值的重力算压力进行比较；根据表格看浮力、浸入水中深度变化．
②根据ρ=

m

V

，由空中重力和浸没浮力分别算出m和V，求出密度．

解答：解：
（1）弹簧测力计在空中和水中的读数之差等于浮力，即浮力为：F_浮=G-F；
物体对液体的压力等于增加砝码的重力，F_压=（m₂-m₁）g．
故答案为：G-F；（m₂-m₁）g．
（2）①圆柱体浸没在水中，应取第二、三两组数据：
浮力F_浮=2.6N-2.2N=0.4N；物体对液体的压力F_压=（m₂-m₁）g=（0.22kg-0.18kg）×10N/kg=0.4N；
∴F_浮=F_压
②由一、二组数据可得：一组浮力0.2N，二组浮力0.4N，但二组圆柱体深度大于一组，说明物体浸没前浮力与浸入的深度有关；
由二、三组数据可得：二组浮力0.4N，三组浮力0.4N，但三组圆柱体深度大于二组，说明物体浸没后浮力与浸入的深度无关．
③二、三组数据看出物体已浸没水中，F_浮=ρ_水gV_排，
∴圆柱体体积V=V_排=

F浮

ρ水g

，圆柱体的质量m=

G

g

因此圆柱体的密度：ρ=

m

V

=

G

g

×

ρ水g

F浮

=

Gρ水

F浮

=

2.6N×1×103kg/m3

0.4N

=6.5×10³kg/m³
故答案为：①0.4；0.4；
②等于；有关；物体浸没后浮力与浸入的深度无关；
③6.5×10³．

点评：初中物理对浮力的测量要求较高，本题除考查了基本测浮力的方法外，还涉及用天平的平衡测物体对液体的压力、物体密度的计算，难度较大，容易出错．学习中要掌握基本知识，加强综合处理物理问题的能力训练．