Question

20．如圖1所示，底面積為80cm³的圓筒形容器內裝有適量的水，放在水平桌面上；底面積為60cm²、高為12cm的實心圓柱形物體A用細線拴好并懸掛在彈簧測力計下．小王要探究圓柱形物體A逐漸浸人圓筒形容器內的水中時（水沒有溢出容器），彈簧測力計的示數(shù)F與圓柱形物體A下表面離水面的距離h的關系．（不計細線重，g取10N/kg）　
（1）除圖中的器材外，還需要的測量工具是刻度尺．
（2）小王從圓柱體接觸水面至接觸容器底之前，分別記下h和F，并將測量的結果填寫在下面的表格中．

實驗次序	1	2	3	4	5	6	7	8	9
距離h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14	16
拉力F/N	9.0	7.8	6.6	5.4	4.2	3.0	1.8	1.8	1.8
浮力F/N	0	1.2	2.4	3.6	4.8	6.0	7.2	7.2	7.2

①依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖2的方格紙中畫出F與h關系的圖象．
②分析圖象，可以得出結論：當h＜12cm時，當h增大時，物體受到的浮力變大；當h＞12cm時，圓柱形物體A受到的浮力不再變化的實質是：物體受到的浮力與浸沒深度無關．
③通過你已學習的知識計算，在做次序3的實驗時，物體A受到的浮力為2.4N．

Answer 1

分析 （1）實驗目的是研究彈簧測力計的示數(shù)F與圓柱形物體A下表面離水面的距離h的關系，需要測量的物理量是拉力和物體下表面距離水面的深度，測量工具需要彈簧測力計和刻度尺；
（2）①根據(jù)實驗數(shù)據(jù)設計圖象時，先要確定橫軸和縱軸代表的物理量，然后根據(jù)數(shù)值確定標度，最后描點連線做出圖象；
②實驗過程分兩步：當h＜12cm時，物體浸入水中到完全浸沒；當h＞12cm時，物體完全浸沒在水中．彈簧測力計的示數(shù)變化可以從數(shù)據(jù)中得出浮力變化；
③對比實驗次序1和3可以得到物體的重力和彈簧測力計的拉力，兩者之差就是受到的浮力．

解答 解：（1）彈簧測力計測量拉力，物體底面到水面的距離需要使用刻度尺測量；
（2）①根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出圖象如下：

②分析圖象，可以得出結論：當h＜12cm時，即在物體A沒有浸沒之前，當h增大時，物體受到的浮力變大；當h＞12cm時，即在物體A浸沒后，當增大h時，彈簧測力計的示數(shù)F不變；即圓柱形物體A受到的浮力不再變化，實質是：物體受到的浮力與浸沒深度無關．
③由實驗次序1知，物體的重力為G=9N，實驗次序3中彈簧測力計的拉力為F=6.6N，
所以此時受到的浮力為F_浮=G-F=9N-6.6N=2.4N．
故答案為：
（1）刻度尺；
（2）①F與h圖象關系如上圖所示；②當h增大時，物體受到的浮力變大；浸沒深度；③2.4．

點評 本題考查浮力與深度的關系，在探究F與h的關系時，在未浸沒之前，有的同學錯誤的認為，浮力與深度有關，這種認識是片面的，因為忽視了深度變化引起排開液體體積的變化．