Question

李靜同學進行了如圖所示的實驗：她先測量出容器中水深為20cm，然后將一掛在彈簧測力計下的長方體物塊緩慢地浸入水中（完全浸沒時水不會溢出）．實驗過程中，她記下彈簧測力計的示數F，并測量出對應情況下容器中水的深度h，實驗數據如下表：

實驗次數	1	2	3	4	5	6	7	8
F/N	1.5	1.4	1.3	1.2	1.1	1.0	1.0	1.0
h/cm	20.0	20.5	21.0	21.5	22.0	22.5	22.5	22.5

（g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（1）在物塊未浸入水中時，水對容器底部的壓強為多少？
（2）在物塊完全浸入水中時，其受到的浮力為多大？
（3）分析表中數據變化規律，你能得到什么結論？

Answer 1

分析：（1）根據液體壓強公式P=ρgh即可算出水對容器底部的壓強；
（2）根據題意，要算物塊完全浸入水中時受到的浮力，我們需要采用稱量法，即F_浮=G-F_示．物塊的重力等于物塊未浸入水中時彈簧測力計的示數；物塊完全浸入水中時（V_排一定，所以容器中水的深度不變），受到的浮力最大，此時彈簧測力計的示數最小；
（3）由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，物體所受浮力大小與物體排開液體的體積成正比；當物體完全浸入液體中時，所受浮力大小與浸入的深度無關．

解答：解：（1）物塊未浸入水中時，水對容器底部的壓強：P=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2×10³Pa；
（2）由表格中數據可知，第一次實驗時，容器中水的深度為20cm，說明此時物塊還沒有浸入水中，則此時彈簧測力計的示數就是物塊的重力，即G=1.5N；
由表格中數據可知，第6～8次實驗中，容器中水的深度保持不變且此時彈簧測力計的示數最小并保持不變，所以可知此時物塊已經完全浸入水中；
則物塊完全浸入水中時，其受到的浮力為：F_浮=G-F_示=1.5N-1.0N=0.5N；
（3）由表格中數據可知，第2～6次實驗中，容器中水的深度增加，表明物塊排開水的體積在增大，隨著物塊排水體積的增大，彈簧測力計的示數在減小，這說明隨著物塊排水體積的增大，物塊所受的浮力在增大；
由表格中數據可知，第6～8次實驗中，容器中水的深度保持不變且彈簧測力計的示數保持不變，說明當物塊完全浸入水中時，物塊所受浮力大小與浸入的深度無關．
答：（1）物塊未浸入水中時，水對容器底部的壓強為2×10³Pa．
（2）物塊完全浸入水中時，其受到的浮力為0.5N．
（3）物塊所受浮力大小隨排開液體體積的增大而增大；當物塊完全浸入水中時，物塊所受浮力大小與浸入的深度無關．

點評：本題考查了學生根據表格中的數據進行分析歸納的能力，同時也考查了學生對阿基米德原理、浮力大小計算的掌握和理解，是一道好題．