Question

3．如圖，為了探究浮力的大小，某同學(xué)將一個(gè)掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的金屬圓柱體緩慢浸入水中，分別記下圓柱體下表面所處的深度h、彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的求數(shù)F，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
h（cm）	0	4	8	10	12	16
F（N）	6.75	5.75	4.75	4.25	4.25	1.00

（1）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體下底面受到的壓力是1N．
（2）分析表中1-3列數(shù)據(jù)，說(shuō)明物體浸沒(méi)前，物體受到的浮力隨排開(kāi)液體的體積增大而增大；分析表中第4、5列數(shù)據(jù)，說(shuō)明物體浮力大小與深度無(wú)關(guān)．
（3）第6次實(shí)驗(yàn)中，金屬塊所受浮力大小為2.5N，容器底對(duì)金屬塊的支持力大小為4.25N．
（4）通過(guò)表中數(shù)據(jù)的分析，我們可以計(jì)算出物體的密度為2.7×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）物體逐漸放入水中，最后物體接觸到容器底部，由表格數(shù)據(jù)，浮力先增大后不變．
根據(jù)第1次實(shí)驗(yàn)可得出物體的重力，結(jié)合第2次實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用稱(chēng)重法可得出物體所受的浮力，由壓力差法得出下表面壓力；
（2）由表格彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化情況可知第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)物體浸沒(méi)，由此分析得出結(jié)論；
（3）由物體浸沒(méi)時(shí)計(jì)算浮力，根據(jù)平衡力計(jì)算支持力的大��；
（4）根據(jù)物體浸沒(méi)時(shí)的浮力計(jì)算排開(kāi)水的體積，即物體的體積，由密度公式計(jì)算物體的密度大�。�

解答 解：
由題，物體逐漸浸入水中，最后物體接觸到容器底部．由表格數(shù)據(jù)，浮力先增大后不變．第1-4次實(shí)驗(yàn)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)逐漸減小，第4、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變．
（1）由第1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)物體浸入深度為0，此時(shí)物體的重力G=F₁=6.75N，
第1-4次實(shí)驗(yàn)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)逐漸減小，說(shuō)明物體受到的浮力不斷增大，故第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)物體才浸沒(méi)在水中，
所以第2次實(shí)驗(yàn)進(jìn)，F(xiàn)_浮=F₁-F₂=F_下-F_上，（F_上=0）
所以：F_下=F₁-F₂=6.75N-5.75N=1N；
（2）由（1）可知第1-3次數(shù)據(jù)，說(shuō)明物體浸沒(méi)前，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不斷減小，即浮力增大，可得物體受到的浮力隨排開(kāi)液體的體積增大而增大；
第4、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)物體浸入深度增大，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，浮力不變，即物體此時(shí)浸沒(méi)在水中了，說(shuō)明浸沒(méi)在液體中的物體受到的浮力大小與深度無(wú)關(guān)；
（3）第6次物體浸沒(méi)在水中并與容器底接觸，所以此時(shí)的浮力F_浮′=F₁-F₄=6.75N-4.25N=2.5N；
此時(shí)物體受到的浮力、重力和容器底的支持力平衡，
所以F_支=G-F_浮′=6.75N-2.5N=4.25N．
（4）物體浸沒(méi)時(shí)，F(xiàn)_浮′=ρ_水gV_排，
物體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}$，
物體密度：ρ=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{G}{\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}×g}$=$\frac{G}{{F}_{浮}′}$×ρ_水=$\frac{6.75N}{2.5N}$×ρ_水=2.7×10³kg/m³．
故答案為：（1）1；（2）1-3；浮力大小與深度無(wú)關(guān)；（3）2.5；4.25；（4）2.7×10³kg/m³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究浮力大小的實(shí)驗(yàn)，要根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析出物體逐漸浸入水中過(guò)程浮力變化情況．重點(diǎn)要注意的是浮力的大小與浸沒(méi)的深度無(wú)關(guān)，在分析數(shù)據(jù)時(shí)，要注意當(dāng)物體沉底時(shí)，所受的力屬多個(gè)力的平衡，要會(huì)進(jìn)行受力分析．