Question

小明為探究物體在水中不同深度所受浮力變化情況，將一掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的圓柱體合金塊緩慢浸入水中（水足夠深），在圓柱體不接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的不同深度h和彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
h/cm	0	2	4	6	8	10	12
F/N	5.75	5.25	4.75	4.25	3.75	3.25	3.25

（1）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出物體重

5.75

N，第6次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體受到的浮力為

2.5

N．
（2）分析表中第1列到第5列數(shù)據(jù)，說明

在液體密度一定時(shí)，物體受到的浮力大小與物體排開的液體體積有關(guān)，物體排開的液體體積越大，物體受到的浮力越大．

．
（3）分析表中第6列到第7列數(shù)據(jù)，說明

當(dāng)物體浸沒在液體中時(shí)，物體受到的浮力大小與物體浸入液體中的深度無關(guān)．

．
（4）分析表中數(shù)據(jù)，可以得出合金塊的底面積是

2.55×10^-3

cm²．
（5）分析表中數(shù)據(jù)，可以得出合金的密度是

2.31

g/cm³．

Answer 1

分析：（1）本題利用二次稱重法求浮力，題目中沒明確給出重力大小，我們可以通過分析所給數(shù)據(jù)找到物體所受到重力的大小即第1次實(shí)驗(yàn)物體沒浸入水面之前彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)．
（2）（3）探究物體在水中不同深度所受浮力的變化情況時(shí)．應(yīng)采用控制變量法觀察所給數(shù)據(jù)，找出變量和不變量，歸納得出合理的結(jié)論．
（4）第六次實(shí)驗(yàn)拉力不再改變，說明物體全部浸沒，此時(shí)的h也就是物體的高度．已知此時(shí)受到的浮力，利用V=V_排=

F浮

ρ水g

得到物體的體積，最后利用S=

V

h

得到物體的底面積；
（5）已知圓柱體的重力，可以得到質(zhì)量；已知質(zhì)量和體積，利用ρ=

m

V

得到物體的密度．

解答：解：
（1）第1次實(shí)驗(yàn)圓柱體沒有浸入水中（h=0）可知它的重力為G=5.75N．
利用二次稱重法：
在第6次實(shí)驗(yàn)中F_浮=G-F=5.75N-3.25N=2.5N．
（2）分析表中第1列到第5列數(shù)據(jù)可知：
圓柱浸入水的深度不同，即排開液體的體積不同，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)也不相同，
可得結(jié)論：在液體密度一定時(shí)，物體受到的浮力大小與物體排開的液體體積有關(guān)，物體排開的液體體積越大，物體受到的浮力越大．
（3）分析表中第6列到第7列數(shù)據(jù)可知：
圓柱浸沒水中的深度不同，即排開液體的體積相同，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，
可得出結(jié)論：當(dāng)物體浸沒在液體中時(shí)，物體受到的浮力大小與物體浸入液體中的深度無關(guān)．
（4）在第六次實(shí)驗(yàn)中，
物體的體積為V=V_排=

F浮

ρ水g

=

2.5N

1.0×103kg/m3×9.8N/kg

≈2.55×10^-2_m3
物體的底面積為S=

V

h

=

2.55×10-2m3

0.1m

=2.55×10^-3_m2
（5）物體的質(zhì)量為m=

G

g

=

5.75N

9.8N/kg

≈0.59kg
物體的密度為ρ=

m

V

=

0.59kg

2.55×10-2m3

≈2.31×10³kg/m³=2.31g/cm³．
故答案為：
（1）5.75；2.5；
（2）在液體密度一定時(shí)，物體受到的浮力大小與物體排開的液體體積有關(guān)，物體排開的液體體積越大，物體受到的浮力越大；
（3）當(dāng)物體浸沒在液體中時(shí)，物體受到的浮力大小與物體浸入液體中的深度無關(guān)；
（4）2.55×10^-3；
（5）2.31．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究物體在水中不同深度所受浮力的變化情況，以及利用二次稱重法求浮力的大小，側(cè)重考查了控制變量法的思想，控制變量法是物理學(xué)習(xí)中最重要方法之一，所以一定要掌握好．