Question

（2012?東營(yíng)）小明幫爺爺澆菜園．他從井中提水時(shí)發(fā)現(xiàn)盛滿水的桶露出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能與物體排開液體的體積有關(guān)．于是他找來(lái)一個(gè)金屬圓柱體、彈簧測(cè)力計(jì)和燒杯等器材進(jìn)行了如圖所示的探究．

（1）分析上圖中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化可知，物體排開液體的體積越大，所受的浮力

越大

．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明繪制了彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)金屬圓柱體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的曲線，如右圖所示．（ρ_水=1.0×10³kg/m³，取g=10N/kg）
分析圖象可知：
①曲線

a

（選填“a”或“b”）描述的是金屬圓柱體所受浮力的變化情況．
②該金屬圓柱體所受的重力為

2.7

N，金屬圓柱體的密度為

2.7×10³

kg/m³．
（3）爺爺鼓勵(lì)小明對(duì)“浸在液體中的物體所受浮力大小是否與液體的密度有關(guān)”這一問(wèn)題進(jìn)行探究．請(qǐng)你幫小明選擇合適的器材，并寫出實(shí)驗(yàn)步驟．
實(shí)驗(yàn)器材：

金屬圓柱體、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水、鹽水、細(xì)線

實(shí)驗(yàn)步驟：

①用細(xì)線拴住金屬圓柱體，懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下．
②將金屬圓柱體完全浸沒在清水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁．
③將金屬圓柱體完全浸沒在鹽水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₂．
④比較F₁和F₂的大小，分析得出物體所受浮力的大小是否與液體密度有關(guān)．

．

Answer 1

分析：（1）浸在液體中的物體受到液體的浮力，浮力大小等于重力與彈簧測(cè)力計(jì)的拉力之差，重力不變，浮力是否變化通過(guò)拉力是否變化得出；
（2）①讀懂圖象中物體受到的拉力（浮力）與所在水的深度的關(guān)系，就能做出正確的選擇；
②由圖象可知，當(dāng)物體所在水的深度為h=0，也就是沒有與水接觸時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力；已知重力，可以得到物體的質(zhì)量；
當(dāng)物體完全浸沒時(shí)，浮力的大小可以得到；已知浮力和水的密度，利用公式V=V_排=

F浮

ρ水g

得到物體的體積；已知物體的質(zhì)量和體積，利用公式ρ=

m

V

得到其密度；
（3）要探究浮力與液體密度的關(guān)系，除上面的器材外，還要有密度不同的液體，如鹽水；同時(shí)保持物體排開不同液體的體積一定，記錄物體受到的浮力，比較浮力與密度的關(guān)系．

解答：解：
（1）由圖知，隨著物體浸入水中體積的增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減小，說(shuō)明物體受到的浮力不斷增大；
（2）①圖象a表示的是隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的浮力開始越來(lái)越大，最后保持不變；圖象b表示的是隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的拉力開始越來(lái)越小，最后保持不變．所以描述浮力與深度關(guān)系的是a；
②由圖象知，物體的重力為G=2.7N，所以質(zhì)量為m=

G

g

=

2.7N

10N/kg

=0.27kg
當(dāng)物體完全浸沒時(shí)，受到的浮力為F_浮=1.0N
所以物體的體積為V=V_排=

F浮

ρ水g

=

1.0N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=1.0×10^-4m³
物體的密度為ρ=

m

V

=

0.27kg

1.0×10-4m3

=2.7×10³kg/m³；
（3）器材：金屬圓柱體、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水、鹽水、細(xì)線
步驟：①用細(xì)線拴住金屬圓柱體，懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下；
②將金屬圓柱體完全浸沒在清水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁；
③將金屬圓柱體完全浸沒在鹽水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₂；
④比較F₁和F₂的大小，分析得出物體所受浮力的大小是否與液體密度有關(guān)．
故答案為：
（1）越大；
（2）①a；
②2.7；2.7×10³；
（3）器材：金屬圓柱體、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水、鹽水、細(xì)線
步驟：①用細(xì)線拴住金屬圓柱體，懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下．
②將金屬圓柱體完全浸沒在清水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁．
③將金屬圓柱體完全浸沒在鹽水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₂．
④比較F₁和F₂的大小，分析得出物體所受浮力的大小是否與液體密度有關(guān)．

點(diǎn)評(píng)：物體受到的浮力與排開液體的體積太小有關(guān)，與所處的深度無(wú)關(guān)．當(dāng)物體接觸液面不斷向下過(guò)程中，不要只注意深度的增大，排開液體的體積也是增大的，這才是浮力增大的根本原因．