Question

16．小王為了探究物體在水中不同深度所受浮力變化情況，如下圖所示，將一掛在彈簧測力計下的圓柱體金屬塊緩慢浸人水中（水足夠深），在圓柱體接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的不同深度h和彈簧測力計相應(yīng)的示數(shù)F，實驗數(shù)據(jù)如表：

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
h/cm	0	2	4	6	8	10	12
F/N	6.75	6.25	5.75	5.25	4.75	4.25	4.25

（1）分析表中實驗數(shù)據(jù)，可以得出物體重6.75N，第4次實驗時，物體受到的浮力1.5N．
（2）分析表中第1列到第5列數(shù)據(jù)，說明物體所受的浮力隨排開液體的體積增大而增大．
（3）實驗時應(yīng)先測物體的重力，再放入水中測浮力，改變操作先后順序會使浮力的測量結(jié)果偏大�。ㄟx填“大”或“小”）
（4）圖中能正確反映彈簧測力計示數(shù)F和圓柱體下表面到水面距離h關(guān)系的圖象是B

（5）圓柱體的密度為2.7×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）浸沒深度為0時，彈簧測力計的示數(shù)就是物體的重力，物體受到的浮力可用稱重法的表達(dá)式F_浮=G-F_拉求出；
（2）同時關(guān)注h和F的變化趨勢，可發(fā)現(xiàn)浮力是隨著h的增大而增大的，而h的增大表明其排開液體的體積在增大；
（3）將物體放入水中拿出后，物體上會沾有水，造成物體重力測量偏大，分析浮力的測量偏差；
（4）明確橫縱軸表示的內(nèi)容，再分析F隨h的變化趨勢，與表格中的實驗結(jié)果相對照．
（5）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)確定物體完全浸沒時的浮力，由公式V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$求出物體的體積，從而可計算出物體的密度．

解答 解：（1）讀表格可知，h為0時，物體的重力G=6.75N；
第4次實驗時，物體所受浮力F_浮=G-F_拉=6.75N-5.25N=1.5N；
（2）分析表中第1至5列數(shù)據(jù)，觀察h和F的變化趨勢可得，在同種液體里，物體受到浮力的大小隨排開液體體積的增大而增大；
（3）實驗中若先把物體放入水中測出拉力，后測重力，則所測重力偏大，由F_浮=G-F可知，浮力偏大；
（4）通過分析表格中的數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)隨h的變化趨勢是先變小再不變，因此，只有選項B符合題意
（5）第6、7次數(shù)據(jù)，測力計的拉力不變，說明此時物體已經(jīng)完全浸沒，則物體完全浸沒時的浮力：F_浮=G-F=6.75N-4.25N=2.5N；
由F_浮=ρ_液gV_排得，物體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³；
物體的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg；
則物體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.675kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³．
故答案為：（1）6.75N；1.5N；（2）物體所受的浮力隨排開液體的體積增大而增大；（3）大；（4）B；（5）2.7×10³．

點評 通過此題我們要學(xué)會熟練運用稱重法的表達(dá)式求出浮力，對表格數(shù)據(jù)的分析是本題的重點，控制變量法依然是此類實驗必須要用到的，此題的易錯點在于分析圖象時要注意：彈簧測力計的示數(shù)F隨h的變化和浮力F_浮隨h的變化是不同的，（5）問中密度的計算關(guān)鍵能夠得出物體完全浸沒時的浮力，求出體積．