Question

學(xué)習(xí)了浮力有關(guān)知識(shí)后，同學(xué)們都已經(jīng)知道：浮力跟物體所浸在的液體密度、排開液體的體積有關(guān)．但王麗總感到：浮力大小應(yīng)與物體所在液體的深度有關(guān)，并猜想：“深度越深，浮力越大”．于是做了如下實(shí)驗(yàn)：她在彈簧測力計(jì)下掛一圓柱體，從盛水的燒杯上方某一高度緩慢下降，圓柱體浸沒后繼續(xù)下降，直到圓柱體底面接近燒杯底部接觸為止，如圖所示是圓柱體下降過程中彈簧測力計(jì)讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h變化的圖象．
（1）分析圖象可知，圓柱體的重力是

12

N；
（2）圓柱體浸沒在水中時(shí)，受到的浮力是

8

N；
（3）圓柱體的體積是

8×10^-4

m³；
（4）圓柱體的密度是

1.5×10³

kg/m³；
（5）分析圖象BC段，可得結(jié)論：物體浸沒液體之前，浸入液體的深度越深，受到的浮力越

大

（選填“大”或“小”）；
（6）分析圖象CD段，可得結(jié)論：

物體浸沒到液體中后，浮力大小不變或者說物體浸沒到液體中后，物體所受的浮力與物體浸入的深度無關(guān)

．

Answer 1

分析：由題知，物體緩慢下落，整個(gè)過程中物體受力平衡，圖象反映的是圓柱體下降過程中彈簧測力計(jì)讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h的變化關(guān)系：
（1）分析圖象AB段，物體還未浸入水中，由二力平衡知此時(shí)彈簧對(duì)圓柱體的拉力即為物重；
（2）分析圖象CD段，物體全部浸沒水中，對(duì)物體受力分析（如右圖所示）求其受到的浮力；
（3）由阿基米德原理求出V_排，V_物=V_排；
（4）由公式G=mg求出質(zhì)量，再由ρ=

m

V

求出物體的密度；
（5）分析BC段，為物體慢慢浸入液體、直到浸沒的過程，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)逐漸變小，由圖知浮力的變化；
（6）CD段表明物體全部浸沒液體中，測力計(jì)的讀數(shù)不變，說明了浮力不再變化．

解答：解：（1）由圖象可知，當(dāng)h=0時(shí)，彈簧測力計(jì)示數(shù)為12N，
此時(shí)圓柱體處于空氣中，根據(jù)二力平衡條件可知，G=F_拉=12N．
（2）從h=7cm開始，彈簧測力計(jì)示數(shù)不變，說明此時(shí)圓柱體已經(jīng)浸沒在水中，對(duì)圓柱體受力分析可知，
F_浮=G-F_拉=12N-4N=8N．
（3）由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g得：
V_排=

F浮

ρ水g

=

8N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=8×10^-4m³，
∵物體是全部浸沒，
∴V_物=V_排=8×10^-4m³，
（4）由公式G=mg可求出物體的質(zhì)量，
m=

G

g

=

12N

10N/kg

=1.2kg，
ρ_物=

m

V物

=

1.2kg

8×10-4m3

=1.5×10³kg/m³；
（5）分析圖象BC段，物體在液體中的深度逐漸增加，測力計(jì)讀數(shù)在減小，
說明物體在慢慢浸入水中，V_排在逐漸增大，物體受到的浮力也在逐漸增大．
（6）分析圖象CD段，深度在增加，而測力計(jì)的讀數(shù)不變，
說明物體全部浸沒水中，V_排不變，浮力不變．
故答案為：
（1）12；（2）8；（3）8×10^-4；（4）1.5×10³；（5）大；
（6）物體浸沒到液體中后，浮力大小不變或者說物體浸沒到液體中后，物體所受的浮力與物體浸入的深度無關(guān)．

點(diǎn)評(píng)：本題用到的知識(shí)點(diǎn)有重力、質(zhì)量、密度、單位換算、二力平衡、受力分析、阿基米德原理等，考查學(xué)生結(jié)合圖象對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析的能力，難度較大．