Question

一课外小组的同学通过实验探究“浸没在液体中的物体受到的浮力大小跟浸没在液面下的深度是否有关”．如图所示，他们将一高6cm的金属圆柱体挂在弹簧测力计下端，缓慢浸入水中（水足够多），在圆柱体接触容器底之前，记下圆柱体下表面所处深度和弹簧测力计相应的拉力，如下表：

序号	1	2	3	4	5	6	7
深度	0	2	4	6	8	10	12
拉力	8.1	7.1	6.1	5.1	5.1	5.1	5.1

①根据实验序号4-7的数据说明浮力与

浸没在液体中的深度无关

；
②根据以上数据，物体的重力

8.1

N；物体浸没时，受到的浮力是

3

N．
③小敏实验结束后，发现实验桌上的烧杯中装有半杯透明液体，她想知道是什么液体．经老师的允许后，她将刚才的圆柱体浸没在透明液体中，弹簧测力计的示数是4.5N，该液体的密度是

1.2×10³

kg/m³．
④另外一组的小明发现：将铁片直接放入水中下沉，弯成“铁碗”可浮在水面上．分析得出，铁片受到的浮力

等于

“铁碗”受到的浮力，于是得出浮力与物体的形状有关．小明得出错误结论的原因是

没有控制排开液体的体积相同

．

Answer 1

分析：①比较4到7的相同点和不同点，物体浸没在液体中的深度相同，测力计的示数不同，得出浮力大小与浸没在液体中深度的关系；
②当物体未浸入液体中时，测力计的示数等于物体的重力；
根据拉力的示数变化判断物体是否完全浸没，并根据F_浮=G-F计算出浮力的大小；
③根据完全浸没在水中的浮力计算出物体的体积，求出物体浸没在液体中受到的浮力，根据F浮=ρ液gV排计算出液体的密度；
④根据浮力与重力的大小关系判断两种情况下浮力的大小关系；
浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关，要探究浮力与物体的形状的关系，需保持液体密度和排开液体的体积相同，物体的形状不同．

解答：解：
①4-7的数据，物体完全浸没，在液体中的深度不同，拉力相同，说明受到的浮力相同，可得浮力与物体浸没在液体中的深度无关；
②由表格中数据，当深度为0时，拉力F为8.1N，所以重力等于8.1N；
③由表格中数据知，物体完全浸没时受到的浮力F_浮=G-F=8.1N-5.1N=3N；
根据F_浮=ρ_水gV_排知，
V_排=

F浮

ρ水g

=

3N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=3×10-4m³；
浸没在另一种液体中时，浮力F_浮′=8.1N-4.5N=3.6N；
根据F_浮=ρ_液gV_排，ρ_液=

F浮

gV排

=

3.6N

10N/kg×3×10-4m3

=1.2×10³kg/m³；
④将铁片直接放入水中下沉，浮力小于重力，弯成“铁碗”可浮在水面上，则浮力等于重力，铁片受到的浮力小于“铁碗”受到的浮力；
两种情况下，物体浸入液体中的体积不同，所以无法得出浮力与形状的关系．
故答案为：
①浸没在液体中的深度无关；
②8.1；3；③1.2×10³；
④小于；没有控制排开液体的体积相同．

点评：此题是探究影响浮力大小的因素，考查了对实验数据的分析，称重法浮力的计算，阿基米德原理的应用及控制变量法的应用，考查得很全面．