Question

2．小明用如圖1所示裝置研究浮力大小跟物體排開液體體積關系實驗時，將一個掛在彈簧測力計下的金屬圓柱體緩慢地浸入水中（水足夠深），在接觸容器底之前，分別記下圓柱體下面所處的深度h、彈簧測力計相應的示數F，實驗數據如表：

實驗次數	1	2	3	4	5
h（cm）	0	4	8	10	12
F（N）	6.75	5.75	4.75	4.25	4.25

（1）由實驗數據可知，金屬塊重6.75N，完全浸沒時受到的浮力是2.5N．
（2）表中第1次到第3次實驗數據，說明了浸在液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體體積有關（填“有關”或“無關”）；
分析表中第4次和第5次實驗數據，說明了浮力的大小與浸沒的深度無關（填“有關”或“無關”）．
（3）圖2中能正確反映F和h關系的圖象是C．
（4）該金屬圓柱體的密度是：3.375×10³kg/m³
（5）小強為了“探究浮力的大小跟排開的液體所受重力的關系”，做了如圖3的實驗：

①你認為更為合理的實驗順序是DABC．
②通過實驗你得到的結論是：浸在液體中的物體，所受浮力的大小等于物體排開液體所受到的重力．

Answer 1

分析 （1）浸沒深度為0時，彈簧測力計的示數就是物體的重力，物體受到的浮力可用稱重法的表達式F_浮=G-F_拉求出；
（2）同時關注h和F的變化趨勢，可發現浮力是隨著h的增大而增大的，而h的增大表明其排開液體的體積在增大；分析第4、第5次實驗數據，根據h變化情況與力F變化情況進行分析，找出它們間的關系答題；
（3）明確橫縱軸表示的內容，再分析F隨h的變化趨勢，與表格中的實驗結果相對照；
（4）根據物體完全浸沒在水中時的浮力計算出體積；根據A測出物體的重力，可計算出其質量，則可計算出物體的密度；
（5）①要先測物體的重力和空桶的重力，然后再把物體沒入水中，測出物體受到的拉力，根據稱重法求出浮力；最后再測出桶和溢出水的重力得出排開水的重力；②根據阿基米德原理進行解答；

解答 解：（1）由表中實驗數據可知，h為0時，物體受到的浮力為零，彈簧測力計示數為6.75N，則物體的重力G=6.75N；金屬塊完全浸沒時，測力計示數為4.25N，物體所受浮力F_浮=G-F_拉=6.75N-4.25N=2.5N；
（2）由表中第1至第3次實驗數據可知，隨圓柱體浸入水中的深度增加，物體排開水的體積增大，彈簧測力計示數減小，物體受到的浮力增大，由此可得：浸在液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體體積有關；由表中第4、5列實驗數據可知，物體完全浸沒在水中，隨h增大，F不再改變，根據F_浮=G-F可知，物體所受的浮力大小不變，由此可得：物體浸沒在同種液體里，所受浮力的大小與浸沒的深度無關；
（3）由表中實驗數據可知，拉力F隨h的變化趨勢是，先變小后不變，由圖示可知，C正確；
（4）V_物=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{2.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³
m_物=$\frac{{G}_{物}}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg
ρ_物=$\frac{{m}_{物}}{{V}_{物}}$=$\frac{0.675kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.375×10³kg/m³
（5）合理的實驗順序是：①
D、測出空桶所受的重力；
A、測出物體所受的重力；
B、把物體浸沒在裝滿水的溢水杯中；測出物體所受的浮力，收集物體排開的水；
C、測出桶和排開的水所受的重力．
故合理的實驗順序是DABC；
②根據阿基米德原理，浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開液體所受的重力
故答案為：（1）6.75；2.5；（2）有關；無關；（3）C；（4）3.375×10³；（5）①DABC；②重力．

點評 通過此題我們要學會熟練運用稱重法的表達式求出浮力，對表格數據的分析是本題的重點，控制變量法依然是此類實驗必須要用到的，此題的易錯點在于分析圖象時要注意：彈簧測力計的示數F隨h的變化和浮力F_浮隨h的變化是不同的．