Question

4．小明游泳時發(fā)現(xiàn)，人在水中越往深處走就越覺得所受的浮力越大，由此他猜想：“浮力的大小可能與物體浸入水中的深度有關或者與物體排開水的體積有關”，于是他找來一個金屬圓柱體、彈簧測力計、燒杯和水等器材進行了如圖1所示的探究．

（1）分析圖中彈簧測力計示數(shù)的變化可知，物體排開液體的體積越大，所受的浮力就越大（選填“越大”或“越小”）．
（2）小明繪制了彈簧測力計對金屬圓柱體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的曲線，如圖所示．分析圖象可知：描述的是金屬圓柱體所受浮力的變化情況的圖象是a（選填“a”或“b”）；該金屬圓柱體所受的重力為2.7N，當金屬塊完全浸沒水中后所受的浮力是1.0N，金屬塊浸沒水中后所受浮力大小與金屬塊所處的深度無（選填“有”或“無”）關．
（3）根據(jù)圖2的信息，求出物體的體積是1.0×10^-4m³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)稱重法比較浮力大小，比較得出結論；
（2）金屬塊受到的浮力大小在浸沒前隨排開液體的體積增大而增大，浸沒后浮力大小不變；
當物體浸在水中的深度為0時彈簧測力計的示數(shù)即為物體的重力；
由圖a可知物體浸沒時受到的浮力大小（或根據(jù)稱重法，由圖b根據(jù)浮力F_浮=G-F_示求浮力）；
分析圖a得出結論；
（3）已知浮力和水的密度，利用阿基米德原理公式V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$得到物體的體積．

解答 解：（1）比較乙、丙、丁中的實驗可知，物體排開液體的體積增大，彈簧測力計示數(shù)越來越小，由F_浮=G-F_示知，物體受到的浮力越來越大，所以，得出的結論是物體排開液體的體積越大，受到的浮力越大；
（2）由上面的分析，在浸沒前金屬塊受到的浮力大小隨排開液體的體積增大而增大，浸沒后排開液體的體積不變，根據(jù)阿基米德原理可知，浮力大小不變，據(jù)此判斷出描述金屬圓柱體所受浮力的變化情況的圖象是a；
當物體浸在水中的深度為0時，根據(jù)二力平衡條件可知，彈簧測力計的示數(shù)即為物體的重力大小，由圖b知，重力大小為2.7N；
圖a中的水平線即為浸沒后物體受到的浮力大小，為1.0N；
根據(jù)圖a可知，金屬塊浸沒在水中后所受浮力大小與金屬塊所處的深度無關；
（3）當物體完全浸沒時，受到的浮力為F_浮=1.0N
所以物體的體積為V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.0N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.0×10^-4m³．
故答案為：（1）越大；（2）a；2.7；1.0；無；（3）1.0×10^-4．

點評 物體受到的浮力與排開液體的體積大小有關，與所處的深度無關．當物體接觸液面不斷向下過程中，不要只注意深度的增大，排開液體的體積也是增大的，這才是浮力增大的根本原因．