Question

小翔同學在一次從淺水走入深水的過程中，注意到人有一種慢慢漂起來的感覺．為此，他猜想浮力的大小可能與物體浸入液體中的深度有關．
【設計與進行實驗】
將一掛在彈簧測力計下的圓柱型金屬體（高度為10cm）緩慢浸入水中（水足夠深），從圓柱體接觸水面至接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的深度h和彈簧測力計的示數F．實驗數據如表．

實驗次序	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm		2	4	6	8	10	12	14
F/N	4.75	4.25	3.75	3.25	2.75	2.25	2.25	2.25
F浮/N		0.50	1.00	1.50

【分析與論證】
（1）請將后4次實驗計算出的浮力填入表格．
（2）依據表中數據，在坐標系中畫出浮力F_浮與深度h關系的圖象；通過對圖象的分析，你得到的結論是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）對金屬圓柱體進行受力分析，根據表中實驗數據，由平衡條件求出金屬圓柱體受到的浮力．
（2）用描點法作圖，先根據實驗數據描點，然后作圖；分析作出的F_浮-h圖象，看浮力與h的關系，然后得出結論．
解答：解：（1）在豎直方向上，圓柱形金屬體受豎直向上的浮力F_浮，彈簧秤豎直向上的拉力F，豎直向下的重力G，
處于平衡狀態，則這三個力的合力為零，即F_浮+F-G=0，浮力F_浮=G-F，由表中實驗數據可知：第一次實驗浮力為零，
則金屬圓柱體中立了G=F₁=4.75N，F_浮5=G₅-F₅=4.75N-2.75N=2.00N，F_浮6=G₆-F₆=4.75N-2.25N=2.50N，
F_浮7=G₇-F₇=4.75N-2.25N=2.50N，F_浮8=G₈-F₈=4.75N-2.25N=2.50N，實驗數據如下表所示．

實驗次序	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm		2	4	6	8	10	12	14
F/N	4.75	4.25	3.75	3.25	2.75	2.25	2.25	2.25
F浮/N		0.50	1.00	1.50	2.00	2.50	2.50	2.50

（2）先根據表中實驗數據，在坐標紙上描點，然后根據所描點連線作圖，圖象如下圖所示．

由F_浮-h圖象可知：
金屬圓柱體沒有完全浸入水中前，隨著金屬圓柱體排開液體體積的不斷增加，浮力的大小也不斷增加，并且呈正比例函數圖象；當金屬圓柱體全部浸沒在水中后，隨金屬圓柱體浸沒在水中的深度不斷增加，金屬圓柱體受到的浮力大小不變，物體所受浮力的大小與物體浸沒在水中的深度無關；由此可以得出如下結論：
①浮力的大小與物體排開液體的體積有關．
②在同種液體中，物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積成正比．
③浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關．
故答案為：（1）如上表所示；（2）圖象如上圖所示；實驗結論：①浮力的大小與物體排開液體的體積有關．②在同種液體中，物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積成正比．③浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關．
點評：這是一道實驗探究題，要求學生有較強的實驗數據處理能力，在學習過程中要多分析多總結實驗數據處理方法．