Question

19．小明很善于思考，小明想：浮力是液體對物體向上的托力，而物體間力的作用是相互的，所以物體對液體一定有向下的壓力，那么浮力的大小和物體對液體壓力的大小有什么關系呢？

（1）如圖所示，小明和小紅利用燒杯、水、天平、合金圓柱體、細線和彈簧測力計，進行了如下探究：
①在燒杯中盛適量水，用天平測出燒杯和水的總質量m₁；
②用彈簧測力計測出圓柱體的重力G；
③如圖所示，將圓柱體部分浸入燒杯的水中，靜止在某一深度，
記下彈簧測力計的示數F，則圓柱體所受水的浮力為G-F（用彈簧測力計所測得的量來表示）；此時向天平的右盤加上適量的砝碼，使天平重新平衡，記下天平的讀數m₂，則圓柱體對水的壓力為（m₂-m₁）g（用天平所測得的量來表示）．
（2）表為小明和小紅記錄的實驗數據：（表中h₂＞h₁）

圓柱的位置	圓柱體有重力G/N	彈簧測力計的示數F/N	燒杯和水的總質量m1/g	天平的讀數m2/g
圓柱體部分浸入	2.6	2.4	180	200
圓柱體浸沒深度h1	2.6	2.2	180	220
圓柱體浸沒深度h2	2.6	2.2	180	220

①通過分析表格中的數據，可以得出：浮力的大小等于（選填“大于”、“小于”或“等于”）物體對液體壓力的大�。�
②由表格中的數據可知，該圓柱體的密度為6.5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計示數變小的原因是受到水向上的浮力；圓柱體對水向下壓力與右盤中所加砝碼重力使天平再次平衡．
（2）①用彈簧測力計示數之差算浮力，用兩次平衡砝碼增值的重力算壓力進行比較．
②根據ρ=$\frac{m}{V}$，由空中重力和浸沒浮力分別算出m和V，求出密度．

解答 解：
（1）彈簧測力計在空中和水中的讀數之差等于浮力，即浮力為：F_浮=G-F；
物體對液體的壓力等于增加砝碼的重力，F_壓=（m₂-m₁）g．
（2）①取第一組數據：浮力F_浮=G-F=2.6N-2.4N=0.2N；物體對液體的壓力F_壓=（m₂-m₁）g=（0.2kg-0.18kg）×10N/kg=0.2N；由此可知，浮力的大小等于物體對液體壓力；
②二、三組數據看出物體已浸沒水中，由m=$\frac{G}{g}$，F_浮=G-F=ρ_水gV_排，
圓柱體體積V=V_排=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$，圓柱體密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{G-F}$×ρ_水=$\frac{2.6N}{2.6N-2.2N}$×1.0×10³kg/m³=6.5×10³kg/m³．
故答案為：（1）③G-F；（m₂-m₁）g；（2）①等于；②6.5×10³．

點評 初中物理對浮力的測量要求較高，本題除考查了基本測浮力的方法外，還涉及用天平的平衡測物體對液體的壓力、物體密度的計算，難度較大，容易出錯．學習中要掌握基本知識，加強綜合處理物理問題的能力訓練！