Question

小王為了探究物體在水中不同深度所受浮力的情況，將一掛在彈簧測力計下的圓柱體金屬塊緩慢浸入水中（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	8
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	7	6.5	6	5.5	5	4.5	4.5	4.5

（1）由于粗心，第8次實驗數(shù)據(jù)小王沒有記錄，請你幫他填寫完整．
（2）分析表中實驗數(shù)據(jù)，可以得出物體重

7

N，第3次實驗時，物體受到的浮力為

1

N，第7次實驗時，物體受到的浮力為

2.5

N．
（3）表中第1列到第6列數(shù)據(jù)，說明：

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

．
（4）表中第7列到第8列數(shù)據(jù)，說明：

物體浸沒在同種液體里，所受浮力的大小與浸沒的深度無關(guān)

．
（5）如圖所示，能正確反映彈簧測力計F和圓柱體下表面所處的深度h關(guān)系的是

B

，能正確反映圓柱體受到的浮力F和圓柱體下表面所處的深度h關(guān)系的是

D

．

Answer 1

分析：（1）通過分析表中實驗數(shù)據(jù)可知，物體完全浸沒后，隨金屬塊浸入水中深度的增加，彈簧測力計的示數(shù)不再改變，據(jù)此可得出第8次實驗的數(shù)據(jù)；
（2）分析表中的實驗數(shù)據(jù)可以看出，第1次實驗中F的大小，就是物體的重力，金屬圓柱體在水中受到豎直向下的重力G，豎直向上的彈簧測力計的拉力F，豎直向上的浮力F_浮作用，由平衡條件可知，物體受到的浮力等于重力與彈簧測力計示數(shù)之差，即F_浮=G-F；
（3）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；
（4）7、8列數(shù)據(jù)中h還在增大，但F不再改變，說明浮力不再與h有關(guān)，找出原因就可得到結(jié)論；
（5）物體在沒有完全浸沒前，深度越深彈簧測力計的拉力減小，浮力增大，當(dāng)完全浸沒后，深度增加，彈簧測力計的示數(shù)、浮力均不再改變．

解答：解：（1）分析數(shù)據(jù)變化可知，當(dāng)?shù)?次實驗時，物體已完全浸沒于水中，因為，再增加深度，其排水的體積也不會改變，彈簧測力計的示數(shù)F仍為4.5N，第八次彈簧測力計示數(shù)為4.5N，如下表所示；

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	7	6.5	6	5.5	5	4.5	4.5	4.5

（2）物體在空氣中時，彈簧測力計的示數(shù)，就是它的重力，即第1次實驗中的示數(shù)F=G=7N；
第3次實驗時，物體受到的浮力為7N-6N=1N，第7次實驗時，物體受到的浮力為7N-4.5N=2.5N；
（3）分析表中第1-6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；
（4）第7、8列數(shù)據(jù)中h增大，但F不再改變，說明物體已完全浸沒，因此可得：物體完全浸沒在同種液體里，所受浮力的大小與浸沒的深度無關(guān)；
（5）通過分析數(shù)據(jù)可知，當(dāng)深度h增大時，彈簧測力計的示數(shù)先減小，后不變，浮力是先變大，后不變，因此B和D分別符合題意的要求．
故答案為：（1）如上表所示；（2）7；1；2.5；（3）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；（4）物體浸沒在同種液體里，所受浮力的大小與浸沒的深度無關(guān)；（5）B；D．

點評：在此實驗中，關(guān)鍵是通過分析數(shù)據(jù)，明確彈簧測力計示數(shù)、浮力大小與物體排水體積的變化規(guī)律，進而做出正確的判斷．通過此題我們要學(xué)會熟練運用稱重法的表達式求出浮力，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．