Question

小翔同学在一次从浅水走入深水的过程中，注意到人有一种慢慢漂起来的感觉．为此，他猜想浮力的大小可能与物体浸入液体中的深度有关．
【设计与进行实验】
将一挂在弹簧测力计下的圆柱型金属体（高度为10cm）缓慢浸入水中（水足够深），从圆柱体接触水面至接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的深度h和弹簧测力计的示数F．实验数据如表．

实验次序	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

【分析与论证】
（1）请将后4次实验计算出的浮力填入表格．
（2）依据表中数据，在坐标系中画出浮力F_浮与深度h关系的图象；通过对图象的分析，你得到的结论是：

①浮力的大小与物体排开液体的体积有关．
②在同种液体中，物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积成正比．
③浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关．

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Answer 1

分析：（1）对金属圆柱体进行受力分析，根据表中实验数据，由平衡条件求出金属圆柱体受到的浮力．
（2）用描点法作图，先根据实验数据描点，然后作图；分析作出的F_浮-h图象，看浮力与h的关系，然后得出结论．

解答：解：（1）在竖直方向上，圆柱形金属体受竖直向上的浮力F_浮，弹簧秤竖直向上的拉力F，竖直向下的重力G，
处于平衡状态，则这三个力的合力为零，即F_浮+F-G=0，浮力F_浮=G-F，由表中实验数据可知：第一次实验浮力为零，
则金属圆柱体中立了G=F₁=4.75N，F_浮5=G₅-F₅=4.75N-2.75N=2.00N，F_浮6=G₆-F₆=4.75N-2.25N=2.50N，
F_浮7=G₇-F₇=4.75N-2.25N=2.50N，F_浮8=G₈-F₈=4.75N-2.25N=2.50N，实验数据如下表所示．

实验次序	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	2.00	2.50	2.50	2.50

（2）先根据表中实验数据，在坐标纸上描点，然后根据所描点连线作图，图象如下图所示．

由F_浮-h图象可知：
金属圆柱体没有完全浸入水中前，随着金属圆柱体排开液体体积的不断增加，浮力的大小也不断增加，并且呈正比例函数图象；当金属圆柱体全部浸没在水中后，随金属圆柱体浸没在水中的深度不断增加，金属圆柱体受到的浮力大小不变，物体所受浮力的大小与物体浸没在水中的深度无关；由此可以得出如下结论：
①浮力的大小与物体排开液体的体积有关．
②在同种液体中，物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积成正比．
③浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关．
故答案为：（1）如上表所示；（2）图象如上图所示；实验结论：①浮力的大小与物体排开液体的体积有关．②在同种液体中，物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积成正比．③浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关．

点评：这是一道实验探究题，要求学生有较强的实验数据处理能力，在学习过程中要多分析多总结实验数据处理方法．