Question

20．如图1所示，底面积为80cm³的圆筒形容器内装有适量的水，放在水平桌面上；底面积为60cm²、高为12cm的实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下．小王要探究圆柱形物体A逐渐浸人圆筒形容器内的水中时（水没有溢出容器），弹簧测力计的示数F与圆柱形物体A下表面离水面的距离h的关系．（不计细线重，g取10N/kg）　
（1）除图中的器材外，还需要的测量工具是刻度尺．
（2）小王从圆柱体接触水面至接触容器底之前，分别记下h和F，并将测量的结果填写在下面的表格中．

实验次序	1	2	3	4	5	6	7	8	9
距离h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14	16
拉力F/N	9.0	7.8	6.6	5.4	4.2	3.0	1.8	1.8	1.8
浮力F/N	0	1.2	2.4	3.6	4.8	6.0	7.2	7.2	7.2

①依据表中数据，在图2的方格纸中画出F与h关系的图象．
②分析图象，可以得出结论：当h＜12cm时，当h增大时，物体受到的浮力变大；当h＞12cm时，圆柱形物体A受到的浮力不再变化的实质是：物体受到的浮力与浸没深度无关．
③通过你已学习的知识计算，在做次序3的实验时，物体A受到的浮力为2.4N．

Answer 1

分析 （1）实验目的是研究弹簧测力计的示数F与圆柱形物体A下表面离水面的距离h的关系，需要测量的物理量是拉力和物体下表面距离水面的深度，测量工具需要弹簧测力计和刻度尺；
（2）①根据实验数据设计图象时，先要确定横轴和纵轴代表的物理量，然后根据数值确定标度，最后描点连线做出图象；
②实验过程分两步：当h＜12cm时，物体浸入水中到完全浸没；当h＞12cm时，物体完全浸没在水中．弹簧测力计的示数变化可以从数据中得出浮力变化；
③对比实验次序1和3可以得到物体的重力和弹簧测力计的拉力，两者之差就是受到的浮力．

解答 解：（1）弹簧测力计测量拉力，物体底面到水面的距离需要使用刻度尺测量；
（2）①根据实验数据做出图象如下：

②分析图象，可以得出结论：当h＜12cm时，即在物体A没有浸没之前，当h增大时，物体受到的浮力变大；当h＞12cm时，即在物体A浸没后，当增大h时，弹簧测力计的示数F不变；即圆柱形物体A受到的浮力不再变化，实质是：物体受到的浮力与浸没深度无关．
③由实验次序1知，物体的重力为G=9N，实验次序3中弹簧测力计的拉力为F=6.6N，
所以此时受到的浮力为F_浮=G-F=9N-6.6N=2.4N．
故答案为：
（1）刻度尺；
（2）①F与h图象关系如上图所示；②当h增大时，物体受到的浮力变大；浸没深度；③2.4．

点评 本题考查浮力与深度的关系，在探究F与h的关系时，在未浸没之前，有的同学错误的认为，浮力与深度有关，这种认识是片面的，因为忽视了深度变化引起排开液体体积的变化．