Question

實驗中學(xué)物理課外實驗小組，為了探究物體浸在水中不同深度所受浮力的變化情況，進(jìn)行了如下的實驗：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(shù)F．實驗數(shù)據(jù)如下表．

實驗次序	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm	0	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	0.50	1.00	1.50

（1）請將第4次實驗計算出的浮力填入表格；
（2）依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在右邊的坐標(biāo)系中畫出浮力F_浮與深度h關(guān)系的圖象；
（3）通過對圖象的分析，你得到的結(jié)論是：

圓柱型金屬體所受的浮力與圓柱型金屬體所排開水的體積成正比

．
（4）物體的體積是多少？（g取10N/kg）

Answer 1

分析：（1）分析表中深度h與浮力F_浮的比值關(guān)系，找出h與F_浮間的規(guī)律，然后求出各次實驗所對應(yīng)的浮力．
（2）用描點法作圖，先根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，然后作圖．
（3）先作浮力與金屬體浸入水中的深度h的關(guān)系圖象出，由圖象分析各物理量間的關(guān)系F_浮與h成正比，然后得出結(jié)論．
（4）物體的體積就等于它所排開水的體積，物體所受的浮力大小等于它所排開水的重力，由物體所受浮力求出它所排開水的體積，再求物體體積．

解答：解：（1）在豎直方向上，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，
物體處于平衡狀態(tài)，則這三個力的合力為零，即F_浮+F-G=0，由F_浮=G-F可求出5，6，7，8次的浮力，
大小分別為2.00N    2.50N   2.50N   2.50N．
（2）先根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點，再連線作圖．圖象如圖所示．

（3）圓柱型金屬體的體積V，等于圓柱型金屬體的底面積S，與高度h的成績，即V=Sh，由圖象可看出，
圓柱型金屬體所受的浮力F_浮與圓柱型金屬體浸入水中的深度h成正比，也與浸入水中的體積V成正比，
由圖象得出的結(jié)論是：圓柱型金屬體所受的浮力與圓柱型金屬體所排開水的體積成正比．
（4）由題意知，金屬體完全浸入水中時所受浮力F_浮=2.50N，
金屬體所受浮力等于它所排開的水所受的重力，即G_水=2.50N，G_水=m_水g，m_水=

G水

g

=

2.50N

10N/Kg

=0.25Kg，
所排開水的體積V_水=

m水

ρ水

=

0.25Kg

1000Kg/m3

=2.5×10^-4m³．
金屬體的體積等于它所排開水的體積V_金屬=V_水=2.5×10^-4m³．
答：物體的體積是2.5×10^-4m³．

點評：這是一道實驗探究題，要求學(xué)生有較強(qiáng)的實驗數(shù)據(jù)處理能力，在學(xué)習(xí)過程中要多分析多總結(jié)實驗數(shù)據(jù)處理方法．