Question

16．小明为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况，如图1所示，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中（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不同深度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）分析表中实验数据，第7次实验时，物体受到的浮力2.5N；物体的密度是2.7×10³kg/m³．
（2）分析表中第1列到第5列数据，说明浸在液体中的物体受到的浮力跟排开液体的体积有关，排开的液体体积越大，受到的浮力越大．
（3）分析表中第6列到第7列数据，说明浸没在液体中的物体受到的浮力和深度无关．
（4）图2中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图象是：B．

Answer 1

分析 （1）浸没深度为0时，弹簧测力计的示数就是物体的重力，物体受到的浮力可用称重法的表达式F_浮=G-F_拉求出；
由于V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$计算出物体的体积，从而可计算出密度；
（2）同时关注h和F的变化趋势，可发现浮力是随着h的增大而增大的，而h的增大表明其排开液体的体积在增大；
（3）6、7列数据中h还在增大，但F不再改变，说明浮力不再与h有关，找出原因就可得到结论；
（4）明确横纵轴表示的内容，再分析F随h的变化趋势，与表格中的实验结果相对照．

解答 解：（1）读表格可知，h为0时，物体的重力G=6.75N，第7次实验时，物体已完全浸没，所受浮力F_浮=G-F_拉=6.75N-4.25N=2.5N；
由F_浮=ρ_液gV_排得，物体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10-4m3；
则物体的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{6.75N}{10N/kg×2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³；
（2）分析表中第1-5列数据，观察h和F的变化趋势可得，在物体浸没液体前，物体受到浮力的大小随排开液体体积的增大而增大；
（3）第6、7列数据中h增大，但F不再改变，说明物体已完全浸没，因此可得：物体浸没在同种液体里，所受浮力的大小与浸没的深度无关；
（4）通过分析表格中的数据可知，F随h的变化趋势是，先变小再不变，因此，只有选项B符合题意．
故答案为：（1）2.5；2.7×10³；（2）浸在液体中的物体受到的浮力跟排开液体的体积有关，排开的液体体积越大，受到的浮力越大；（3）浸没在液体中的物体受到的浮力和深度无关；（4）B．

点评 通过此题我们要学会熟练运用称重法的表达式求出浮力，对表格数据的分析是本题的重点，控制变量法依然是此类实验必须要用到的，此题的易错点在于分析图象时要注意：弹簧测力计的示数F随h的变化和浮力F_浮随h的变化是不同的．