Question

【题目】小明同学在探究浮力的实验中:

（1）如图甲所示，把半径为3cm、密度均匀的实心小球A用组线挂在弹簧测力计上测得其重力为__N，他用手竖直向上轻轻托起小球,弹簧测力计示数将变_____。

（2）他又将小球A缓慢放人盛有适量水的烧杯中，弹簧测力计的示数逐渐变小，说明小球受浮力作用且浮力的方向是竖直向__，当小球顶部距水面7cm时弹簧测力计示数为1.9N,如图乙所示，小球受到的浮力大小是__N。

（3）为进.步研究浮力产生的原因，小明自制了薄壁实验箱,左右分别是柱形箱B和C，B箱下部有一圆孔与C箱相通，他将上下表面是橡皮膜的透明空心立方体M放在圆孔上紧密接触，并向B箱中加入适量的水使M浸没且沉在箱底,如图丙所示。现往C箱加水至与M下表面相平时，M下表面橡皮膜____（选填受到"或”不受”）水的压力作用，继续向C箱中加水至M上下表面橡皮膜形变程度相同时，则M上下表面受到水的压力__（选填“相等”或“不相等”）；再向C箱中加一定量的水，M上下表面形变程度如图丁所示，则下表面受到水的压力___（选填“大于”“小于”或“等于”）上表面受到水的压力。这就是浮力产生的真正原因。

（4）同组小斌同学根据第（2）小题中小球受到的浮力大小和第（3）小题探究浮力产生的原因巧妙地计算出图乙中小球A受到水对它向下的压力____N（圆面积公式：S=πr2，取π=3）

Answer 1

【答案】3.0 小 上 1.1 不受 相等 大于 2.15

【解析】

（1）由图甲知道，弹簧测力计分度值为0.1N，示数为3.0N，所以，实心小球A的重力为3.0N；当他用手竖直向上轻轻托起小球时，小球受到竖直向上的拉力和拖力及竖直向下的重力的作用，由力的平衡知道，此时拉力是：F=G-F托，所以，随着托力变大时，测力计的示数变小；

（2）将小球A缓慢放入盛有适量水的烧杯中，弹簧测力计的示数逐渐变小，说明此时物体受到与竖直向上轻轻托起小球的作用效果相同的力即浮力作用，由此说明浮力的方向是竖直向上；由称重法知道，当弹簧测力计示数为1.9N时，小球受到的浮力是：F浮=G-F=3.0N-1.9N=1.1N；

（3）图丙中，C箱加水至与M下表面相平时，由于M下表面橡皮膜与C箱中的水面相同，由p=ρgh知道，受到的压强为零，即它不受水的压力作用；由橡皮膜形変程度表明了它的受力情况，所以，当M上下表面橡皮膜形変程度相同时，说明M上下表面受到水的压力相等；再向C箱中加一定量的水，由于图丁中下表面形变程度明显大于上表面形变程度，所以下表面受到水的压力大于上表面受到水的压力，这就是浮力产生的真正原因；

（4）由（2）知道，小球受到的浮力为1.1N，所以，半个球受到的浮力是：F浮′=0.55N，由浮力产生的原因知道，F浮 ′=F向上 -F向下 ，即小球受到水向下的压力是：F向下=F向上-F浮′=ρghS-0.55N=ρghπr2 -0.55N=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×（0.07m+0.03m）×3×（0.03m）2 -0.55N=2.15N。