Question

【题目】小明在探究“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）小明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）在实验步骤B中铜块所受浮力F浮= N．

（3）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．

（4）小明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，并发现步骤B、C、D中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐 （选填“增大”或“减小”）．

（5）小明在步骤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】（1）2.7；

（2）0.1；

（3）排开液体的体积；排开液体的密度；

（4）1.3×103，200；增大；

（5）减小，420．

【解析】

试题分析：（1）认清弹簧测力计的分度值读数；

（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，研究浮力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；由浮力产生的原因，求步骤B中铜块下表面受到水的压强；根据pB=讨论铜块下表面受到水的压强变化；

（5）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．

解：（1）测力计的分度值为0.1N，由指针位置可知，A步骤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，排开液体的密度不变，铜块浸入水的体积越来越大，弹簧测力计示数F越来越小，由F浮=G﹣F，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；

分析实验步骤A、E、F，圆柱体排开液体的体积都等于物体的体积，保持不变，而排开液体的密度不同，由表中对应的弹簧测力计的不同示数，受到浮力大小不同，因此，可以说明浮力大小跟排开液体的体积有关；

（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浮液=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液=×ρ水=×103kg/m3=1.3×103kg/m3；

根据浮力产生的原因，F浮B=F向上﹣0=pBS，步骤B中铜块下表面受到水的压强

pB===200Pa；

步骤B、C、D中，弹簧测力计的示数逐渐减小，浮力逐渐增大，铜块下表面受到的压强pB=随着深度的增加逐渐增大；

（5）在步骤B中，铜块浸入水中的深度hB===0.02m=2cm，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；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，

故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．

故答案为：（1）2.7；

（2）0.1；

（3）排开液体的体积；排开液体的密度；

（4）1.3×103，200；增大；

（5）减小，420．