Question

12．小明为了探究圆柱形物体在水中受到的浮力与物体水中所处深度的关系，做了如图1所示的实验：将一柱在弹簧测力计下的金属圆柱缓慢浸入水中（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所处的深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如表：

次数	1	2	3	4	5	6	7
h（cm）	0	2	4	6	8	10	12
F（N）	6.75	6.25	5.75	5.25	4.75	4.25	4.25

（1）物体的重力为6.75N，第3次实验，物体受到的浮力是1N．
（2）分析表中前五次实验的数据，可以得出的结论是：圆柱形物体浸入水（未完全浸没）中时，它浸入的深度越深，其受到的浮力越大（选填“越大”、“越小”或“不变”）
（3）小明根据表格数据，画出了图2所示图象．图2中能正确反映浮力F和圆柱体下表面所处的深度h关系的图象是②（选填“①”或“②”）．从图中可以看出金属圆柱体密度与水的密度的关系是ρ_金＞2ρ_水（选填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）物体重力与测力计示数之差是物体受到的浮力，根据实验数据求出物体受到的浮力．
（2）分析表中实验数据，根据实验数据得出结论．
（3）图2中①说明力先变小、后不变，②说明力先变大、后不变；分析圆柱体从底面接触水面开始，到完全浸没水中排开水的体积变化，根据阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g判断受到的浮力变化，结合图乙图象分析选择；由图2可知，当圆柱体全部浸入水中后，弹簧测力计的示数大于受到的浮力，即F_示＞F_浮，而弹簧测力计的示数F_示=G-F_浮，据此可以得出圆柱体重G=ρ_金Vg和受到的浮力F_浮=ρ_水V_排g关系，而圆柱体排开水的体积等于圆柱体的体积，进而求出金属圆柱体与水的密度的关系．

解答 解：（1）物体的重力为6.75N，第3次实验，物体受到的浮力F_浮=G-F=6.75N-5.75N=1N．
（2）根据表中前五次实验的数据可知，圆柱形物体浸入水（未完全浸没）中时，它浸入的深度越深，其受到的浮力越大．
（3）当圆柱体从开始浸入水中到完全浸入水中的过程中，圆柱体排开水的体积在逐渐变大，水的密度不变，由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g可知浮力是变大的；而当圆柱体浸没以后，再向水中下沉的时候，圆柱体排开水的体积不再发生变化，所以浮力是不变的．由此可知在整个过程中，圆柱体受到的浮力先变大、后不变，故选②；由图2可知，当圆柱体全部浸入水中后，F_示＞F_浮，由于F_示=G-F_浮，G-F_浮＞F_浮，G＞2F_浮，
G=ρ_金Vg，F_浮=ρ_水V_排g，V_排=V，ρ_金＞2ρ_水．
故答案为：（1）1N；（2）越大；（3）②；＞．

点评 本题为图象信息分析题，考查了利用所学知识分析图象得出结论的能力，理解并用好称重法测浮力是本题的关键．