Question

5．小明在探究影响浮力大小因素的实验中，先在空气中测出圆柱体的重力大小是1.0N，然后将圆柱体逐渐浸入水中，如图甲所示，他测得圆柱体受到的浮力F和其底面进入水中的深度h的对应数据如下表：

次数	1	2	3	4	5	6
h/cm	2	4	6	8	10	12
F/N	0.2	0.4	0.6	0.6	0.6	0.6

（1）第1次实验时弹簧测力计的示数为0.8N；
（2）利用表中数据，在图乙中画出F-h图线；
（3）当h=6cm时，圆柱体刚好全部浸没水中；
（4）改用浓盐水做实验，假若在图乙中再画出F-h图线，图线上h=6cm点的位置变高（选填“高”或“低”），这样的比较是为了探究液体密度对浮力大小的影响．
（5）已知水的密度为1.0×10³kg/m³，则该圆柱体的密度为1.67×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根据F_浮=G-F进行分析；
（2）根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接起来；
（3）根据物体全部浸没后受到的浮力不变的特点分析物体是否完全浸没；
（4）根据F_浮=ρ_液gV_排，排开液体的体积相等，液体的密度越大，浮力越大；
保持排开液体的体积不变，改变物体的密度，测出浮力后，可探究出浮力与液体密度的关系．
（5）已知圆柱体的重力大小是1.0N，可求得其质量，利用浮力公式可求得其全部浸没入水中时的体积，然后可求得该圆柱体的密度．

解答 解：（1）由于第一次实验时圆柱体的浮力为0.2N，而圆柱体的重力为1N，故此时弹簧测力计的示数为F_拉=G-F_浮=1N-0.2N=0.8N；
（2）由表格中的数据，描点连线，即可得F-h图线，如图所示：
；
（3）由图象可以看出，当h=6cm以后，随着圆柱体进入水中的深度的增加，浮力不再发生变化，故说明此时圆柱体刚好浸没于水中；
（4）如果用盐水做实验，当h=6cm时，物体也是全部浸没于水中，但由于盐水的密度大于水的密度，故由阿基米德原理可知，浮力会增大，故图线的位置会变高，这样是为了探究液体的密度对浮力大小的影响．
（5）圆柱体的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.0N}{10N/kg}$=0.1kg，
由图象可知，物体全部浸没后受到的浮力等于0.6N不变
由F_浮=ρ_水gV_排可得，
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.6N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=6×10^-5m³，
该圆柱体的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.1kg}{6×1{0}^{-5}{m}^{3}}$≈1.67×10³kg/m³．
故答案为：（1）0.8；（2）见上图；（3）6；（4）高；液体密度；（5）1.67×10³kg/m³．

点评 浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关，同种液体中，排开液体的体积越大，受到的浮力越大，当物体完全浸没时，受到的浮力将不变；排开的液体体积相同，受到的浮力大小还与液体的密度有关，此题考查了称重法测浮力及对实验数据的分析和描点法图象的画法，要能够通过物体的重力和浮力计算测力计的拉力，能够根据浮力大小的变化判断物体浸在水中的情况．