Question

8．如圖甲所示，某中學(xué)物理興趣小組的同學(xué)為了探究物體在水中不同深度所受浮力的變化情況，將一掛在彈簧測力計(jì)下的圓柱體金屬塊緩慢浸入水中（水足夠深），在金屬塊接觸容器底之前，分別記下金屬塊下表面所處不同深度h和彈簧測力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F．（ρ_水=1.0×10³ kg/m³）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm	0	2	3	6	8	10	12	14
F/N	6.75	6.25	5.75	5.25	4.75	4.25	4.25	4.25

（1）分析表中數(shù)據(jù)，金屬塊重6.75N，第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體所受到的浮力為1.5N．
（2）分析表中1-5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明：液體密度一定時(shí)，物體浸入液體中的體積越大，受到的浮力越大．
（3）圖乙中能正確反映彈簧測力計(jì)示數(shù)F與金屬塊下表面到水面距離h關(guān)系的圖象是B．
（4）金屬塊的密度為2.7×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）注意彈簧測力計(jì)的使用，運(yùn)用“稱重法”可測量物體受到的浮力；
（2）探究影響浮力大小的因素時(shí)要注意運(yùn)用控制量法；
（3）根據(jù)公式F_浮=ρ_液gV_排，浮力大小與物體排開液體的體積和密度有關(guān)，討論浮力大小與排開液體的體積的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持排開液體的密度不變，改變排開液體體積的大�。�
（4）根據(jù)物體完全浸沒在水中時(shí)的浮力計(jì)算出體積；根據(jù)A測出物體的重力，可計(jì)算出其質(zhì)量，則可計(jì)算出物體的密度；

解答 解：（1）分析表中數(shù)據(jù)，有次數(shù)1可知G=6.75N；
第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體所受到的浮力根據(jù)F_浮=G-F_示=6.75N-5.25N=1.5N；
（2）分析步驟1～5的數(shù)據(jù)，排開液體的密度不變，其中步驟2、3、4、5中排開液體的體積逐漸增大，根據(jù)F_浮=G-F_示，浮力大小也逐漸增大，說明液體密度一定時(shí)，物體浸入液體中的體積越大，受到的浮力越大；
（3）由F_浮=G-F_示，根據(jù)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)逐漸變小得出所受的浮力的變化，根據(jù)二力平衡，物體的重G等于h=0時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；圖乙中水平線表明物體全部浸沒在液體中的過程，故應(yīng)選B圖；
（4）當(dāng)h=0時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)F_示1=6.75N，即物體的重力G=6.75N，m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg，
圖中水平線表示彈簧測力計(jì)的示數(shù)F_示6=4.25N，物體浸沒時(shí)受到的浮力大小F_浮全=G-F_示6=6.75N-4.25N=2.5N，
V_排=V_物=$\frac{{F}_{浮}}{g{ρ}_{水}}$=$\frac{2.5N}{10N/kg×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=2.5×10^-4m³，
ρ_金=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.675N}{2.5×10-4m3}$=2.7×10³kg/m³．
故答案為：（1）6.75、1.5；（2）液體密度一定時(shí)，物體浸入液體中的體積越大，受到的浮力越大；（3）B；（4）2.7×10³．

點(diǎn)評 此題探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)，綜合考查二力平衡、阿基米德原理，測金屬塊的密度等知識，綜合性較強(qiáng)．根據(jù)圖乙及表格明確對應(yīng)的物理過程是解題的關(guān)鍵，試題有難度．