Question

如圖，某同學做實驗研究物體在水中所受浮力是否與深度有關，他將一塊長方體金屬塊掛在彈簧測力計下，將金屬塊緩慢浸入水中（水足夠深），記錄金屬塊下表面所處的深度h和相應的彈簧測力計示數F，在金屬塊接觸容器底之前，實驗數據如下表，則（ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）

h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	8.15	7.65	7.15	6.65	6.15	6.15	6.15	6.15

（1）由上述實驗數據可知金屬塊在水中所受浮力與金屬塊在水中的深度

無關

（選填“有關”或“無關”）．
（2）該金屬塊重

8.15

N，當h是8cm時，金屬塊受到的浮力是

2

N．
（3）如果將該金屬塊完全浸沒在酒精液體里，則它受到的浮力是

1.6

N．

Answer 1

分析：（1）如果單獨研究浮力大小與金屬塊在水中的深度的關系，應保證金屬塊排開水的體積相同，即完全浸沒才行，因此，應分析表中h≥8cm時的數據；
（2）金屬塊的重就是h為0時彈簧測力計的示數，從表中第一列數據可以讀出；讀出h是8cm時拉力F的大小，利用稱重法的表達式可求出浮力的大小；
（3）根據金屬塊在水中受到的浮力，可求出金屬塊排開水的體積，即金屬塊的體積，再利用公式F_浮=ρgV_排，可求出金屬塊浸沒在酒精里時受到的浮力．

解答：解：（1）分析表格中的數據可知，當h為0到8cm時，金屬塊排開水的體積逐漸增大，因此，彈簧測力計的示數逐漸減小，而我們要研究金屬塊所受浮力與其浸沒深度的關系，應選擇在金屬塊完全浸沒時，只改變深度的大小，故應比較8cm-14cm時彈簧測力計的示數．從表中可以看出，在這一過程中，深度增大，彈簧測力計的示數不變，即浮力不變，故二者是無關的；
（2）該金屬塊的重力就是表中h=0時，測力計示數F的大小，即G=8.15N．
當h為8cm時，F=6.15N，
∴浮力F_浮=G-F_拉=8.15N-6.15N=2N；
（3）金屬塊的體積V=V_排=

F浮

ρ水g

=

2N

103kg/m3×10N/kg

=2×10^-4m³，
金屬塊完全浸沒在酒精中時受到的浮力
F_浮′=ρ_酒精gV=0.8×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-4m³=1.6N．
故答案為：
（1）無關； （2）8.15；2； （3）1.6．

點評：（1）第一問的分析是本題的易錯點，要注意必須在保證排水體積相同的情況下，即完全浸沒時，才能比較浮力的大小與深度的關系；
（2）注意找準相關的數據，利用稱重法的表達式可順利解決此問題；
（3）這一問考查了浮力公式的靈活運用，必須先求出金屬塊的體積，才能再進一步求其浸沒在酒精中的浮力，兩次都用到了浮力的公式．