Question

5．小明在探究影響浮力大小因素的實驗中，先在空氣中測出圓柱體的重力大小是1.0N，然后將圓柱體逐漸浸入水中，如圖甲所示，他測得圓柱體受到的浮力F和其底面進入水中的深度h的對應數(shù)據(jù)如下表：

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
h/cm	2	4	6	8	10	12
F/N	0.2	0.4	0.6	0.6	0.6	0.6

（1）第1次實驗時彈簧測力計的示數(shù)為0.8N；
（2）利用表中數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出F-h圖線；
（3）當h=6cm時，圓柱體剛好全部浸沒水中；
（4）改用濃鹽水做實驗，假若在圖乙中再畫出F-h圖線，圖線上h=6cm點的位置變高（選填“高”或“低”），這樣的比較是為了探究液體密度對浮力大小的影響．
（5）已知水的密度為1.0×10³kg/m³，則該圓柱體的密度為1.67×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)F_浮=G-F進行分析；
（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點，并用平滑的曲線連接起來；
（3）根據(jù)物體全部浸沒后受到的浮力不變的特點分析物體是否完全浸沒；
（4）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排，排開液體的體積相等，液體的密度越大，浮力越大；
保持排開液體的體積不變，改變物體的密度，測出浮力后，可探究出浮力與液體密度的關系．
（5）已知圓柱體的重力大小是1.0N，可求得其質(zhì)量，利用浮力公式可求得其全部浸沒入水中時的體積，然后可求得該圓柱體的密度．

解答 解：（1）由于第一次實驗時圓柱體的浮力為0.2N，而圓柱體的重力為1N，故此時彈簧測力計的示數(shù)為F_拉=G-F_浮=1N-0.2N=0.8N；
（2）由表格中的數(shù)據(jù)，描點連線，即可得F-h圖線，如圖所示：
；
（3）由圖象可以看出，當h=6cm以后，隨著圓柱體進入水中的深度的增加，浮力不再發(fā)生變化，故說明此時圓柱體剛好浸沒于水中；
（4）如果用鹽水做實驗，當h=6cm時，物體也是全部浸沒于水中，但由于鹽水的密度大于水的密度，故由阿基米德原理可知，浮力會增大，故圖線的位置會變高，這樣是為了探究液體的密度對浮力大小的影響．
（5）圓柱體的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.0N}{10N/kg}$=0.1kg，
由圖象可知，物體全部浸沒后受到的浮力等于0.6N不變
由F_浮=ρ_水gV_排可得，
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.6N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=6×10^-5m³，
該圓柱體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.1kg}{6×1{0}^{-5}{m}^{3}}$≈1.67×10³kg/m³．
故答案為：（1）0.8；（2）見上圖；（3）6；（4）高；液體密度；（5）1.67×10³kg/m³．

點評 浮力大小與液體密度和排開液體的體積有關，同種液體中，排開液體的體積越大，受到的浮力越大，當物體完全浸沒時，受到的浮力將不變；排開的液體體積相同，受到的浮力大小還與液體的密度有關，此題考查了稱重法測浮力及對實驗數(shù)據(jù)的分析和描點法圖象的畫法，要能夠通過物體的重力和浮力計算測力計的拉力，能夠根據(jù)浮力大小的變化判斷物體浸在水中的情況．