Question

【题目】小冉在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.1N的弹簧测力计，底面积为5cm2高度为6cm的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯若干，水，密度未知的某种液体，细线等．

（1）小冉进行了如图所示的实验：A步骤所示弹簧测力计的示数为________ N；用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度，步骤分别如图B、C、D、E、F所示（液体均未溢出），并将其示数记录在表中：

实验步骤	B	C	D	E	F
弹簧测力计示数/N	2.6	2.5	2.4	2.4	2.3

（2）实验步骤B中铜块所受浮力为________ N，分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟________有关；分析实验步骤A、E、F，可以说明浮力大小跟________有关．

（3）小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是________ kg/m3（结果保留一位小数），还算出了步骤B中铜块下表面受到水的压强是________ Pa．

（4）小冉在步骤B的基础上继续探究：保持铜块下表面所处的位置不变，把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上，缓慢向烧杯内加水，发现弹簧测力计的示数逐渐________（选填“增大”或“减小”）；当所加水使铜块刚好浸没时（水未溢出），烧杯底部受到水的压强增加了________ Pa．（已知在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm）

Answer 1

【答案】2.7 0.1 排开液体的体积 液体的密度 1.3×103 200 减小 420

【解析】

（1）认清弹簧测力计的分度值，根据指针对应的刻度读数；

（2）由弹簧测力计的示数，根据“称重法”算出物体受到的浮力；

（3）根据控制变量法，找出不变的量和变化的量，确定浮力大小与变化量之间的关系；

（4）在步骤D（或E）和F中，根据铜块排开液体的体积不变（等于自身的体积）列方程，求出液体的密度；

（5）由浮力产生的原因，求步骤B中铜块下表面受到水的压强；缓慢向烧杯内加水，铜块受到的浮力增大，由此判断弹簧测力计的示数的变化；求出铜块刚好浸没时，其上升的高度，从而确定水面上升的高度，根据△p＝ρ水g△h求出增加的压强．

（1）弹簧测力计的分度值为0.1N，步骤A所示弹簧测力计的示数为2.7N；

（2）由铜块的重力和表中对应的示数，在实验步骤中B中，铜块所受浮力F浮＝G-F＝2.7N-2.6N＝0.1N；

（3）实验步骤由B到步骤D，铜块浸入水的体积越来越大，弹簧测力计示数F越来越小，则物体受到的浮力越来越大，说明浮力大小与物体排开液体的体积有关；实验步骤A、E、F，物体排开液体的体积不变，改变的是液体的密度，因弹簧测力计示数不同，根据F浮＝G-F示物体受到的浮力大小不同，可以说明浮力大小跟排开液体的密度有关；

（4）在步骤E、F中，铜块受到的浮力分别为F浮水＝2.7N-2.4N＝0.3N、F浮盐＝2.7N-2.3N＝0.4N，铜块排开液体的体积等于其本身的体积，故V排水＝V排液，根据阿基米德原理有，ρ盐水＝×103kg/m3＝1.3×103kg/m3；

（5）根据浮力产生的原因，步骤B中铜块下表面受到水的压力等于其受到的浮力F浮＝0.1N，

步骤B中铜块下表面受到水的压强p＝＝200Pa．

缓慢向杯内加水，铜块受到的浮力逐渐增大，弹簧测力计的示数逐渐减小；

在步骤B中，铜块浸入水中的深度：

hB＝＝0.02m＝2cm，

当所加水使铜块刚好浸没时（水未溢出），所加水的深度h＝6cm-2cm＝4cm＝0.04m，

因此时排开水的体积为原来的2倍，浮力为原来的2倍，F′浮＝2×0.1N＝0.2N，

由于弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm，

故弹簧缩短了2×0.1cm＝0.2cm＝0.02m，

即铜块上升的高度h升＝0.2cm＝2×10-3m，

故还应再加2×10-3m深的水，所以，增加的水的深度共计△h＝0.04m+2×10-3m＝4.2×10-2m，

故烧杯底部受到水的压强增加了：

△p＝ρ水g△h＝103kg/m3×10N/kg×4.2×10-2m＝420Pa．