Question

17．如图所示，为了探究浮力的大小，某同学将一个挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中，分别记下圆柱体下表面所处的深度h，弹簧测力计相应的示数F，并将实验数据记录在如表中．
（1）如图是第2次实验的情景，请在图中画出金属块受力的示意图．
（2）分析表中的实验数据，可知金属圆柱体的底面积为31.25cm²．
（3）第6次实验中，金属块所受浮力大小为2.50N，容器对金属块的支持力大小为2.25N．

实验次数	1	2	3	4	5	6
h/cm	0	4	8	10	12	16
F/N	6.75	5.75	4.75	4.25	4.25	2.00

Answer 1

分析 （1）根据第1次实验可得出物体的重力，结合第2次实验，运用称重法可得出物体所受的浮力，再用力的示意图画出这个力即可．
（2）根据物体浸没时的浮力计算排开水的体积，即物体的体积，再求出物体的面积；
（3）当物体完全浸没后，其浮力不再改变，据此来判断第6次实验中的浮力，进一步分析容器底的支持力．

解答 解：（1）根据第1次实验可得出物体的重力为6.75N，第2次实验中F_拉=5.75N，则物体所受的浮力F_浮=G-F_拉=6.75N-5.75N=1N；
浮力作用在物体的重力，方向竖直向上，如图所示：

（2）浸入水中的物体受到的浮力为：F_浮=6.75N-4.25N=2.50N；
物体浸没时，F_浮′=ρ_水gV_排，
物体的体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.50N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³=250cm³；
物体的底面积为：S=$\frac{V}{h}$=$\frac{250c{m}^{3}}{8cm}$=31.25cm²；
（3）第4次实验中，物体已完全浸没，故到第6次实验时，其浮力不再增加，仍为6.75N-4.25N=2.50N，
此时金属块沉在了水底，容器底对金属块的支持力大小为F_支=G-F_浮′-F_拉′=6.75N-2.50N-2N=2.25N．
故答案为：（1）示意图如上图所示；（2）31.25；（3）2.50； 2.25．

点评 本题考查了探究浮力大小的实验，重点要注意的是浮力的大小也浸没的深度无关，在分析数据时，要注意当物体沉底时，所受的力属多个力的平衡，要会进行受力分析．