Question

1．如图甲是小勇研究弹簧测力计的示数F与物体下表面离水面的距离h的关系实验装置，其中A是底面积为25cm²的实心均匀圆柱形物体，用弹簧测力计提着物体A，使其缓慢浸入水中（水未溢出），得到F与h的关系图象如图乙中实线所示，接着小勇换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图乙中虚线所示图象．求：
（1）完全浸没后，A受到水的浮力．
（2）未知液体的密度．

Answer 1

分析 （1）已知物体重力，由图可知完全浸没在水中弹簧测力计的拉力，两者之差就是受到的浮力；
（2）根据F_浮=ρgV_排即可求出物体体积，根据F_浮=ρgV_排即可求出该液体密度．

解答 解：
（1）由图乙可知：物体A没有浸入液体时（h=0），测力计的示数为3N，即物体重力G_物=3N；
当物体在水中完全浸没时，弹簧测力计的拉力为F_拉1=1N，
所以，完全浸没后，A受到水的浮力：F_浮1=G_物-F_拉1=3N-1N=2N；
（2）由F_浮=ρgV_排可得，物体的体积：
V_物=V_排1=$\frac{{F}_{浮1}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
由图乙虚线所示可知：物体完全浸没在另一种未知液体时，测力计的拉力为F_拉2=1.4N，
所以，此时A受到液体的浮力：F_浮2=G_物-F_拉2=3N-1.4N=1.6N，
物体浸没在未知液体中，则V_排2=V_物=2×10^-4m³，
由F_浮=ρgV_排可得，未知液体的密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮2}}{{V}_{排2}g}$=$\frac{1.6N}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=0.8×10³kg/m³．
答：（1）完全浸没后，A受到水的浮力2N；
（2）未知液体的密度为0.8×10³kg/m³．

点评 探究F与h的关系时，在未浸没之前，弹簧测力计的示数为物体重力，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．