Question

16．多多學習了浮力知識后進一步思考，浮力是液體對物體向上的托力，而物體間力的作用是相互的，所以物體對液體一定有向下的壓力，那么浮力的大小與物體對液體壓力的大小有什么關系呢？
＜一＞多多利用燒杯、水、天平、金屬圓柱體、細線和測力計，進行了如下探究，如圖所示，實驗步驟如下：
（1）在燒杯中盛適量的水，用天平測出燒杯和水的總質量m₁=130g；
（2）用測力計測出圓柱體的重力G=1N；
（3）如圖所示，將圓柱體部分沒入水中，記下測力計的示數F，則圓柱體所受水的浮力為G-F．保持圓柱體浸入水中的部分不變，向天平的右盤加入適量的砝碼，使天平重新平衡，記下天平的讀數m2，則圓柱體對水的壓力為（m₂-m₁）g（均用字母表示）
＜二＞下表為多多記錄的實驗數據，（表中h₂大于h₁）g取10N/kg

圓柱體的位置	測力計的示數F/N	圓柱體侵入后天平的讀數m2/g
圓柱體部分浸入	0.9	140
圓柱體浸沒深度h1	0.8	150
圓柱體浸沒深度h2	0.8	150

（1）通過分析表格中的數據，可以得出，浮力的大小等于（選填，大于、小于或等于）物體對液體壓力的大小，此外，他們還發現，物體浸沒時浮力與浸入的深度無關（選填，有關或無關）
（2）由實驗中的數據可見知，該圓柱體的密度為5×10³kg/m³
＜三＞實驗結束后，多多聯想到壓強知識，提出了下面問題，請你幫助他解答，
圓柱體從部分浸入水中到完全浸沒，圓柱體下表面受到水的壓強變大；燒杯對天平的壓強變大．（以上兩空均選填，變大，變小或不變）

Answer 1

分析 （一）（3）彈簧測力計示數變小的原因是受到水向上的浮力；圓柱體對水向下壓力與右盤中所加砝碼重力使天平再次平衡；
（二）（1）用彈簧測力計示數之差算浮力，由物體對液體的壓力等于增加砝碼的重力，F_壓=（m₂-m₁）g．
進行比較得出結論；根據圓柱體浸沒在水中的深度h₂大于h₁
比較對應受到的浮力的關系，分析得出結論；
②由浸沒時受到的浮力和阿基米德原理求物體的體積，由空中重力算出m，根據ρ=$\frac{m}{V}$求出密度；
（三）根據壓強公式判斷壓強的變化；
根據力的作用的相互性，判斷出天平所受壓力的變化，得出壓強的大小變化．

解答 解：（一）
（3）彈簧測力計在空中和水中的讀數之差等于浮力，即浮力為：F_浮=G-F；
物體對液體的壓力等于增加砝碼的重力，F_壓=（m₂-m₁）g．
（二）（1）圓柱體浸沒在水中，應取第二、三兩組數據：
根據稱重法，浮力F_浮=G-F_示分別求出三次實驗所受浮力大�。�
F_浮1=G-F_示1=1N-0.9N=0.1N；
F_浮2=G-F_示2=1N-0.8N=0.2N；
F_浮3=G-F_示3=1N-0.8N=0.2N； 
因圓柱體對水的壓力為F=（m₂-m₁）g；
三次實驗對應的圓柱體對水的壓力分別為：
F₁=（140-130）×10^-3 kg×10N/kg=0.1N，
F₂=（150-130）×10^-3 kg×10N/kg=0.2N，
F₃=（150-130）×10^-3 kg×10N/kg=0.2N，
故可以得出，浮力的大小等于物體對液體壓力的大��；
因圓柱體浸沒在水中的深度h₂大于h₁
但受到的浮力等于0.2N，故可以得出物體浸沒時浮力與浸入的深度無關；
（2）二、三組數據看出物體已浸沒水中，F_浮=ρ_水gV_排，
圓柱體體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-5 m3，
圓柱體的質量：m=$\frac{G}{g}=\frac{1N}{10N/kg}$=0.1kg；
因此圓柱體的密度：
ρ=$\frac{m}{V}=\frac{0.1kg}{2×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³．
（三）圓柱體從部分浸入水中到完全浸沒，圓柱體下表面的深度增加，受到水的壓強變大；
水對圓柱體有向上的浮力作用，根據力的作用的相互性，圓柱體會對水產生向下的反作用力，燒杯對天平的壓力增大，壓強變大．
故答案為：（一）（3）G-F；（m₂-m₁）g；（二）（1）等于；無關；（2）5×10³；
（三）變大；變大．

點評 本題是探究浮力與物體對液體壓力的關系，考查了對實驗數據的分析，同時考查力的相互作用、稱重法測浮力、密度、浮力的計算、液體壓強的變化規律等知識，綜合性較強．