Question

16．小王为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况，如下图所示，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸人水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如表：

次数	1	2	3	4	5	6	7
h/cm	0	2	4	6	8	10	12
F/N	6.75	6.25	5.75	5.25	4.75	4.25	4.25

（1）分析表中实验数据，可以得出物体重6.75N，第4次实验时，物体受到的浮力1.5N．
（2）分析表中第1列到第5列数据，说明物体所受的浮力随排开液体的体积增大而增大．
（3）实验时应先测物体的重力，再放入水中测浮力，改变操作先后顺序会使浮力的测量结果偏大　（选填“大”或“小”）
（4）图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图象是B

（5）圆柱体的密度为2.7×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）浸没深度为0时，弹簧测力计的示数就是物体的重力，物体受到的浮力可用称重法的表达式F_浮=G-F_拉求出；
（2）同时关注h和F的变化趋势，可发现浮力是随着h的增大而增大的，而h的增大表明其排开液体的体积在增大；
（3）将物体放入水中拿出后，物体上会沾有水，造成物体重力测量偏大，分析浮力的测量偏差；
（4）明确横纵轴表示的内容，再分析F随h的变化趋势，与表格中的实验结果相对照．
（5）根据表格中数据确定物体完全浸没时的浮力，由公式V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$求出物体的体积，从而可计算出物体的密度．

解答 解：（1）读表格可知，h为0时，物体的重力G=6.75N；
第4次实验时，物体所受浮力F_浮=G-F_拉=6.75N-5.25N=1.5N；
（2）分析表中第1至5列数据，观察h和F的变化趋势可得，在同种液体里，物体受到浮力的大小随排开液体体积的增大而增大；
（3）实验中若先把物体放入水中测出拉力，后测重力，则所测重力偏大，由F_浮=G-F可知，浮力偏大；
（4）通过分析表格中的数据可知，F随h的变化趋势是先变小再不变，因此，只有选项B符合题意
（5）第6、7次数据，测力计的拉力不变，说明此时物体已经完全浸没，则物体完全浸没时的浮力：F_浮=G-F=6.75N-4.25N=2.5N；
由F_浮=ρ_液gV_排得，物体的体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³；
物体的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg；
则物体的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.675kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³．
故答案为：（1）6.75N；1.5N；（2）物体所受的浮力随排开液体的体积增大而增大；（3）大；（4）B；（5）2.7×10³．

点评 通过此题我们要学会熟练运用称重法的表达式求出浮力，对表格数据的分析是本题的重点，控制变量法依然是此类实验必须要用到的，此题的易错点在于分析图象时要注意：弹簧测力计的示数F随h的变化和浮力F_浮随h的变化是不同的，（5）问中密度的计算关键能够得出物体完全浸没时的浮力，求出体积．