Question

在探究浮力的实验中，王波同学将一块质量为78g的铁块悬挂在弹簧秤的挂钩上：
（1）当她手提弹簧秤将该铁块缓慢放入水中的过程中，发现弹簧秤的读数逐渐________；当铁块完全浸入水中后，改变它在水中的深度，弹簧秤的读数________．（填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）当铁块完全浸入水中后，弹簧秤的读数应该是________N．（铁的密度是7.8×10³Kg/m³，g=10N/Kg）
（3）某潜水艇在上浮过程中运动越来越快．在某位置，潜水艇受到的重力大小是G．浮力大小是F，则潜水艇所受重力和浮力的合力大小是________（请用G和F表示）．上浮过程中，潜水艇底部所受水的压强变化情况是________．

Answer 1

解：（1）由F_浮=ρ_水gv_排可知，当将铁块缓慢放入水中的过程中，排开水的体积增大，铁块受到的浮力变大，因为F_浮=G-F_示，所以弹簧测力计的示数变小；当铁块完全浸入水中后，排开水的体积不变、浮力不变，弹簧测力计的示数不再变化；
（2）当铝块完全浸入水中后，铁块排开水的体积：v_排=v_铁===10cm³=10×10^-6m³，
铁块所受的浮力：F_浮=ρ_水gv_排=1×10³kg/m³×10N/kg×10×10^-6m³=0.1N；
铁块重：G=mg=78×10^-3kg×10N/kg=0.78N，
弹簧测力计的示数：F_示=G-F_浮=0.78N-0.1N=0.68N．
（3）潜水艇在水中受到到两个力，竖直向下的重力和竖直向上的浮力，由于潜水艇是加速上浮，所以浮力大于重力，合力为F-G；
上浮过程中，潜水艇所处深度越来越浅，压强也越来越小．
故答案为（1）变小，不变；（2）0.68；（3）F-G；越来越小．
分析：（1）当铁块慢慢放入水中，排开水的体积逐渐变大，根据阿基米德原理知道铁块受到的浮力变大；此时金属球受到的浮力等于铁块重减去弹簧测力计的示数（F_浮=G-F_示），由此可知弹簧测力计的读数变小；当金属球全部浸没在水中后，排开水的体积逐渐不变，受到的浮力不变；
（2）利用公式v=求解出铁块的体积，当铁块全部浸没在水中时，利用阿基米德原理求出铁块受到的浮力，再根据F_浮=G-F_示求弹簧测力计的示数．
（3）当物体所受合力不为零时，合力方向与较大的力方向相同，如果合力方向与运动方向相同，则物体做加速运动；如果合力方向与运动方向相反，则物体做减速运动．
液体压强随着深度的增加而增大，随深度的减小而减小．
点评：本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、二力合成以及液体压强的掌握和运用，利用好称重法测浮力（F_浮=G-F_示）是本题的关键．