Question

小王为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况，如图所示，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中（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，实验数据如下表：

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，第7次实验时，物体受到的浮力

2.5

N；物体的密度是

2.7×10³

kg/m³．如果将圆柱体从弹簧测力计上取下，使其沉入容器底部，则静止时圆柱体对容器底的压力为

4.25

N．
（2）分析表中第1列到第5列数据，说明

浸在液体中的物体受到的浮力跟排开液体的体积有关，排开的液体体积越大，物体受到的浮力越大

；
（3）分析表中第6列到第7列数据，说明

浸没在液体中的物体受到的浮力和深度无关

；
（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）如果小王还想探究：物体所受浮力大小是否与物体的形状有关？老师提供的器材有：弹簧测力计，三个形状不同的小石块，橡皮泥，烧杯、细线和水．请你帮助小王从中选择器材，设计实验方案继续进行实验的探究，简要写出实验所需的器材和实验做法．
器材：

弹簧测力计、橡皮泥、烧杯、细线和水

；实验：

①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上，测出橡皮泥重G；
②将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₁；
③改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₂；
④再改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₃；
⑤分析实验数据，得出结论．

．

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；求出物体完全浸没在水中时受到的浮力，由浮力公式的变形公式求出物体的体积，然后由密度公式求出物体的密度；物体放入水中时，重力与浮力之差是容器对物体的支持力，然后求出圆柱体对容器底的压力．
（2）分析表中第1列到第5列数据，根据实验数据分析答题．
（3）分析表中第6、7列的实验数据，根据实验数据得出实验结论．
（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）探究浮力大小与物体形状的关系，应控制物体的体积不变而形状不同，据此设计实验．

解答：解：（1）由表中实验数据可知，h为0时，弹簧测力计示数为6.75N，则物体的重力G=6.75N，第7次实验时，物体受到的浮力F_浮=G-F_7拉=6.75N-4.25N=2.5N；由表中实验数据可知，物体完全浸没在水中时受到的浮力为2.5N，∵F_浮=ρ_水gV_排，∴物体的体积V=V_排=

F浮

ρ水g

，∵G=mg，∴物体质量m=

G

g

，物体的密度ρ_物体=

m

V

=

G g

F浮 ρ水g

=

Gρ水

F浮

=

6.75N×1×103kg/m3

2.5N

=2.7×10³kg/m³；圆柱体沉入容器底部，静止时容器底对圆柱体的支持力F=G-F_浮=6.75N-2.5N=4.25N．
（2）由表中1-5列实验数据可知，随圆柱体浸入水中的深度增加，物体排开水的体积增大，弹簧测力计示数减小，物体受到的浮力增大，由此可得：浸在液体中的物体受到的浮力跟排开液体的体积有关，排开的液体体积越大，物体受到的浮力越大．
（3）由表中第6、7列实验数据可知，物体完全浸没在水中，随h增大，F不再改变，说物体受到的浮力不变，这说明物体受到的浮力不变，由此此可得：浸没在液体中的物体受到的浮力和深度无关．
（4）由表中实验数据可知，圆柱体完全浸没在液体中前，拉力F随h增大而减小，圆柱体完全浸没在液体中后，拉力F不随h的增加而变化，由图示可知，B正确．
（5）需要的实验器材：弹簧测力计、橡皮泥、烧杯、细线和水；
实验步骤：①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上，测出橡皮泥重G；
②将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₁；
③改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₂；
④再改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₃；
⑤分析实验数据，得出结论．
故答案为：（1）2.5；2.7×10³；4.25；（2）浸在液体中的物体受到的浮力跟排开液体的体积有关，排开的液体体积越大，物体受到的浮力越大；（3）浸没在液体中的物体受到的浮力和深度无关；（4）B；（5）弹簧测力计、橡皮泥、烧杯、细线和水；实验步骤：①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上，测出橡皮泥重G；②将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₁；③改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₂；④再改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F₃．

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．