Question

如图，某同学做实验研究物体在水中所受浮力是否与深度有关，他将一块长方体金属块挂在弹簧测力计下，将金属块缓慢浸入水中（水足够深），记录金属块下表面所处的深度h和相应的弹簧测力计示数F，在金属块接触容器底之前，实验数据如下表，则（ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）

h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	8.15	7.65	7.15	6.65	6.15	6.15	6.15	6.15

（1）由上述实验数据可知金属块在水中所受浮力与金属块在水中的深度

无关

（选填“有关”或“无关”）．
（2）该金属块重

8.15

N，当h是8cm时，金属块受到的浮力是

2

N．
（3）如果将该金属块完全浸没在酒精液体里，则它受到的浮力是

1.6

N．

Answer 1

分析：（1）如果单独研究浮力大小与金属块在水中的深度的关系，应保证金属块排开水的体积相同，即完全浸没才行，因此，应分析表中h≥8cm时的数据；
（2）金属块的重就是h为0时弹簧测力计的示数，从表中第一列数据可以读出；读出h是8cm时拉力F的大小，利用称重法的表达式可求出浮力的大小；
（3）根据金属块在水中受到的浮力，可求出金属块排开水的体积，即金属块的体积，再利用公式F_浮=ρgV_排，可求出金属块浸没在酒精里时受到的浮力．

解答：解：（1）分析表格中的数据可知，当h为0到8cm时，金属块排开水的体积逐渐增大，因此，弹簧测力计的示数逐渐减小，而我们要研究金属块所受浮力与其浸没深度的关系，应选择在金属块完全浸没时，只改变深度的大小，故应比较8cm-14cm时弹簧测力计的示数．从表中可以看出，在这一过程中，深度增大，弹簧测力计的示数不变，即浮力不变，故二者是无关的；
（2）该金属块的重力就是表中h=0时，测力计示数F的大小，即G=8.15N．
当h为8cm时，F=6.15N，
∴浮力F_浮=G-F_拉=8.15N-6.15N=2N；
（3）金属块的体积V=V_排=

F浮

ρ水g

=

2N

103kg/m3×10N/kg

=2×10^-4m³，
金属块完全浸没在酒精中时受到的浮力
F_浮′=ρ_酒精gV=0.8×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-4m³=1.6N．
故答案为：
（1）无关； （2）8.15；2； （3）1.6．

点评：（1）第一问的分析是本题的易错点，要注意必须在保证排水体积相同的情况下，即完全浸没时，才能比较浮力的大小与深度的关系；
（2）注意找准相关的数据，利用称重法的表达式可顺利解决此问题；
（3）这一问考查了浮力公式的灵活运用，必须先求出金属块的体积，才能再进一步求其浸没在酒精中的浮力，两次都用到了浮力的公式．