Question

（2013?龍江縣一模）小明幫爺爺澆菜園．他從井中提水時發現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于是他找來一個金屬圓柱體、彈簧測力計和燒杯等器材進行了如圖所示的探究．

（1）分析圖中彈簧測力計示數的變化可知，物體排開液體的體積越大，所受的浮力

越大

．
（2）實驗結束后，小明繪制了彈簧測力計對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，如圖所示分析圖象可知：
①曲線b描述的物理意義

隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的浮力開始越來越大，最后保持不變

．
②該金屬圓柱體的密度為

2.7×10³

kg/m³．
（3）爺爺鼓勵小明對“浸在液體中的物體所受浮力大小是否與液體的密度有關”這一問題進行探究．請你幫小明選擇合適的器材，并寫出實驗步驟．
實驗步驟：

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力計的拉力之差，重力不變，浮力是否變化通過拉力是否變化得出；
（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系，就能描述圖線表示的含義；
②由圖象可知，當物體所在水的深度為h=0，也就是沒有與水接觸時，彈簧測力計的示數等于物體的重力；已知重力，可以得到物體的質量；
當物體完全浸沒時，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系，除上面的器材外，還要有密度不同的液體，如鹽水；同時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系．

解答：解：
（1）由圖知，隨著物體浸入水中體積的增大，彈簧測力計的示數逐漸減小，說明物體受到的浮力不斷增大；
故答案為：越大；
（2）①曲線b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越大，最后保持不變；
②由圖象知，物體的重力為G=2.7N，
∵G=mg，
∴圓柱體的質量為m=

G

g

=

2.7N

10N/kg

=0.27kg；
當物體完全浸沒時，受到的浮力為F_浮=1.0N，
∵F_浮=ρ_液gV_排，
∴圓柱體的體積為V=V_排=

F浮

ρ水g

=

1.0N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=10^-4_m3，
圓柱體的密度為ρ=

m

V

=

0.27kg

10-4m3

=2.7×10³kg/m³；
故答案為：①隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的浮力開始越來越大，最后保持不變；
②2.7×10³；
（3）器材：金屬圓柱體、彈簧測力計、燒杯、水、鹽水、細線
步驟：①用細線拴住金屬圓柱體，懸掛在彈簧測力計下；
②將金屬圓柱體完全浸沒在清水中，讀出此時彈簧測力計的示數F₁；
③將金屬圓柱體完全浸沒在鹽水中，讀出此時彈簧測力計的示數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．

點評：此題通過實驗得出了物體所受浮力與排開液體體積的關系，同時考查了有關浮力公式及密度公式的應用，根據完全浸沒時的浮力得出物體的體積是計算密度的關鍵．