Question

一課外小組的同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究“浸沒(méi)在液體中的物體受到的浮力大小跟浸沒(méi)在液面下的深度是否有關(guān)”．如圖所示，他們將一高6cm的金屬圓柱體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下端，緩慢浸入水中（水足夠多），在圓柱體接觸容器底之前，記下圓柱體下表面所處深度和彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的拉力，如下表：

序號(hào)	1	2	3	4	5	6	7
深度	0	2	4	6	8	10	12
拉力	8.1	7.1	6.1	5.1	5.1	5.1	5.1

①根據(jù)實(shí)驗(yàn)序號(hào)4-7的數(shù)據(jù)說(shuō)明浮力與

浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān)

；
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)，物體的重力

8.1

N；物體浸沒(méi)時(shí)，受到的浮力是

3

N．
③小敏實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)桌上的燒杯中裝有半杯透明液體，她想知道是什么液體．經(jīng)老師的允許后，她將剛才的圓柱體浸沒(méi)在透明液體中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是4.5N，該液體的密度是

1.2×10³

kg/m³．
④另外一組的小明發(fā)現(xiàn)：將鐵片直接放入水中下沉，彎成“鐵碗”可浮在水面上．分析得出，鐵片受到的浮力

等于

“鐵碗”受到的浮力，于是得出浮力與物體的形狀有關(guān)．小明得出錯(cuò)誤結(jié)論的原因是

沒(méi)有控制排開(kāi)液體的體積相同

．

Answer 1

分析：①比較4到7的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，物體浸沒(méi)在液體中的深度相同，測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，得出浮力大小與浸沒(méi)在液體中深度的關(guān)系；
②當(dāng)物體未浸入液體中時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力；
根據(jù)拉力的示數(shù)變化判斷物體是否完全浸沒(méi)，并根據(jù)F_浮=G-F計(jì)算出浮力的大��；
③根據(jù)完全浸沒(méi)在水中的浮力計(jì)算出物體的體積，求出物體浸沒(méi)在液體中受到的浮力，根據(jù)F浮=ρ液gV排計(jì)算出液體的密度；
④根據(jù)浮力與重力的大小關(guān)系判斷兩種情況下浮力的大小關(guān)系；
浮力大小與液體的密度和排開(kāi)液體的體積有關(guān)，要探究浮力與物體的形狀的關(guān)系，需保持液體密度和排開(kāi)液體的體積相同，物體的形狀不同．

解答：解：
①4-7的數(shù)據(jù)，物體完全浸沒(méi)，在液體中的深度不同，拉力相同，說(shuō)明受到的浮力相同，可得浮力與物體浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān)；
②由表格中數(shù)據(jù)，當(dāng)深度為0時(shí)，拉力F為8.1N，所以重力等于8.1N；
③由表格中數(shù)據(jù)知，物體完全浸沒(méi)時(shí)受到的浮力F_浮=G-F=8.1N-5.1N=3N；
根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排知，
V_排=

F浮

ρ水g

=

3N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=3×10-4m³；
浸沒(méi)在另一種液體中時(shí)，浮力F_浮′=8.1N-4.5N=3.6N；
根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排，ρ_液=

F浮

gV排

=

3.6N

10N/kg×3×10-4m3

=1.2×10³kg/m³；
④將鐵片直接放入水中下沉，浮力小于重力，彎成“鐵碗”可浮在水面上，則浮力等于重力，鐵片受到的浮力小于“鐵碗”受到的浮力；
兩種情況下，物體浸入液體中的體積不同，所以無(wú)法得出浮力與形狀的關(guān)系．
故答案為：
①浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān)；
②8.1；3；③1.2×10³；
④小于；沒(méi)有控制排開(kāi)液體的體積相同．

點(diǎn)評(píng)：此題是探究影響浮力大小的因素，考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，稱重法浮力的計(jì)算，阿基米德原理的應(yīng)用及控制變量法的應(yīng)用，考查得很全面．