Question

（2013?海珠区一模）小皓利用图的器材进行“探究浮力的大小跟物体浸入液体的深度是否有关？”的实验．

小皓用弹簧测力计测出物块重

2

N（如图丙所示），并把它慢慢放入水中．根据测力计的实验数据，他绘制了弹簧测力计对物块的拉力和物块所受浮力随浸入水深度变化的图象（如图乙所示）．
晓晴分析图象可知：图象

b

（选填：“a”或“b”）是描述物块所受浮力随浸入水中深度的变化图象．
（1）根据图乙的图象信息，请写出：
①图丙测力计示数是

F₁

（选填：“F₁”、“F₂”和“F₃”）的大小；
②F₁、F₂和F₃这三个力大小之间的关系是：

F₁=F₂+F₃

．
（2）水的密度用ρ_水表示，利用所测物理量的符号，得到实心物块密度的表达式为：ρ_物=

F1

F2

×ρ_水

．
（3）根据图象分析，本次实验的结论是：

物体浸没前，深度越深，浮力越大；物体浸没后，浮力与深度无关

．

Answer 1

分析：（1）弄清楚弹簧测力计的分度值和量程，再根据指针所指示刻度来读数；物块在完全浸没前，物块排开水的体积随浸入水深度的增大而增大，根据公式F_浮=ρ_水gV_排分析浮力变化；物块在完全浸没后，物块排开水的体积不再改变，所以浮力不再变化；
（2）读懂图象中物体受到的拉力（浮力）与所在水的深度的关系，就能得出正确的答案；
（3）测量铁块密度的基本原理是ρ=

m

V

．利用弹簧测力计可以得到铁块的重力，利用m=

G

g

得到质量；铁块可以浸没在水中，由图象知道铁块受到的浮力，利用公式V_排=

F浮

ρ水g

得到铁块浸入水中的体积，也就是铁块的体积．
（4）读懂图象中物体受到的浮力与所在水的深度的关系，就能得出正确的结论．

解答：解：由图丙知，弹簧测力计的分度值为0.5N，所以物体的重力为G=2N；
图乙中，图象b表示的是随物体浸入液体深度的增大，物体受到的浮力开始越来越大，最后保持不变；图象a表示的是随物体浸入液体深度的增大，物体受到的拉力开始越来越小，最后保持不变．所以描述浮力与深度关系的是b；
（1）①图乙中，图象a表示的是随物体浸入液体深度的增大，物体受到的拉力越来越小，在没有浸入水中时，弹簧测力计的示数即为图中F₁的大小（物体的重力）；
②图象a中的F₃表示物体全部浸没后弹簧测力计的拉力；图象b中的F₂表示物体全部浸没后，物体所受的浮力；又知道物体全部浸没后受到三个力的作用，向下的重力和向上的浮力、拉力，此时物体处于静止状态，受的是平衡力，即重力等于浮力加拉力，所以F₁=F₂+F₃；
（2）物体的质量m=

G

g

=

F1

g

，
当物体完全浸没时，受到的浮力为F_浮=F₂，
∵F_浮=ρ_水gV_排
∴物体的体积V=V_排=

F浮

ρ水g

=

F2

ρ水g

，
物体的密度：ρ_物=

m

V

=

F1 g

F2 ρ水g

=

F1

g

×

ρ水g

F2

=

F1

F2

×ρ_水；
（3）根据图象可知，物块在完全浸没前，物块排开水的体积随浸入水深度的增大而增大，根据公式F_浮=ρ_水gV_排可知浮力逐渐变大；物块在完全浸没后，物块排开水的体积不再改变，所以浮力不再变化．
故答案为：2；b；（1）①F₁；②F₁=F₂+F₃；（2）

F1

F2

×ρ_水；（3）物体浸没前，深度越深，浮力越大；物体浸没后，浮力与深度无关．

点评：物体受到的浮力与排开液体的体积大小有关，与所处的深度无关．当物体接触液面不断向下过程中，不要只注意深度的增大，排开液体的体积也是增大的，这才是浮力增大的根本原因．