Question

2．小明用如图1所示装置研究浮力大小跟物体排开液体体积关系实验时，将一个挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢地浸入水中（水足够深），在接触容器底之前，分别记下圆柱体下面所处的深度h、弹簧测力计相应的示数F，实验数据如表：

实验次数	1	2	3	4	5
h（cm）	0	4	8	10	12
F（N）	6.75	5.75	4.75	4.25	4.25

（1）由实验数据可知，金属块重6.75N，完全浸没时受到的浮力是2.5N．
（2）表中第1次到第3次实验数据，说明了浸在液体中的物体受到浮力大小与物体排开液体体积有关（填“有关”或“无关”）；
分析表中第4次和第5次实验数据，说明了浮力的大小与浸没的深度无关（填“有关”或“无关”）．
（3）图2中能正确反映F和h关系的图象是C．
（4）该金属圆柱体的密度是：3.375×10³kg/m³
（5）小强为了“探究浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”，做了如图3的实验：

①你认为更为合理的实验顺序是DABC．
②通过实验你得到的结论是：浸在液体中的物体，所受浮力的大小等于物体排开液体所受到的重力．

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；
（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；分析第4、第5次实验数据，根据h变化情况与力F变化情况进行分析，找出它们间的关系答题；
（3）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；
（4）根据物体完全浸没在水中时的浮力计算出体积；根据A测出物体的重力，可计算出其质量，则可计算出物体的密度；
（5）①要先测物体的重力和空桶的重力，然后再把物体没入水中，测出物体受到的拉力，根据称重法求出浮力；最后再测出桶和溢出水的重力得出排开水的重力；②根据阿基米德原理进行解答；

解答 解：（1）由表中实验数据可知，h为0时，物体受到的浮力为零，弹簧测力计示数为6.75N，则物体的重力G=6.75N；金属块完全浸没时，测力计示数为4.25N，物体所受浮力F_浮=G-F_拉=6.75N-4.25N=2.5N；
（2）由表中第1至第3次实验数据可知，随圆柱体浸入水中的深度增加，物体排开水的体积增大，弹簧测力计示数减小，物体受到的浮力增大，由此可得：浸在液体中的物体受到浮力大小与物体排开液体体积有关；由表中第4、5列实验数据可知，物体完全浸没在水中，随h增大，F不再改变，根据F_浮=G-F可知，物体所受的浮力大小不变，由此可得：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；
（3）由表中实验数据可知，拉力F随h的变化趋势是，先变小后不变，由图示可知，C正确；
（4）V_物=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{2.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³
m_物=$\frac{{G}_{物}}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg
ρ_物=$\frac{{m}_{物}}{{V}_{物}}$=$\frac{0.675kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.375×10³kg/m³
（5）合理的实验顺序是：①
D、测出空桶所受的重力；
A、测出物体所受的重力；
B、把物体浸没在装满水的溢水杯中；测出物体所受的浮力，收集物体排开的水；
C、测出桶和排开的水所受的重力．
故合理的实验顺序是DABC；
②根据阿基米德原理，浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开液体所受的重力
故答案为：（1）6.75；2.5；（2）有关；无关；（3）C；（4）3.375×10³；（5）①DABC；②重力．

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．