Question

6．小明用如圖甲所示裝置研究浮力大小跟物體排開液體體積的關系實驗時，將一個掛在彈簧測力計下的件數(shù)圓柱體緩慢地浸入水中（水足夠深），在接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的深度h，彈簧測力計相應的示數(shù)F，實驗數(shù)據如表：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
h（cm）	0	4	8	10	12
F（N）	6.75	5.75	4.75	4.25	4.25

（1）由實驗數(shù)據可知，金屬塊重6.75N．
（2）表中第1次到第3次實驗數(shù)據，說明了浸在液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體體積有關（填“有關”或“無關”）；分析表中第4次和第5次實驗數(shù)據，說明了當物體完全浸沒后所受浮力大小不隨深度增大而增大，完全浸沒時受到的浮力是2.5N．
（3）圖乙中能正確反映金屬圓柱體所受浮力F和圓柱體下表面所處的深度h關系的圖象是D．
（4）由實驗數(shù)據可以得出金屬塊的體積是2.5×10^-4m³，密度為2.7×10³kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）物體未浸入水中時測力計的示數(shù)等于物體的重力；
（2）分析測量計的示數(shù)變化情況得出結論；
（3）根據拉力大小與深度的關系分析，完全浸沒前，h變大，F(xiàn)變小，完全浸沒后，h變大，浮力不變；
（4）根據完全浸沒時的浮力求出物體的體積，由重力計算出質量，根據密度公式求出金屬塊的密度．

解答 解：（1）由h=0cm時，彈簧測力計的示數(shù)便是物重6.75N；
（2）表中第1次到第3次實驗數(shù)據，深度變大，測力計示數(shù)變小，由控制變量法得，浮力大小與物體排開液體體積有關；
根據4，5數(shù)據，兩次得到浮力大小相等，所以可得當物體完全浸沒時，浮力大小與深度無關．
當完全浸沒時，由稱重法得，F(xiàn)_浮=G-F′=6.75N-4.25N=2.5N；
（3）F與h的關系，由數(shù)據得，F(xiàn)逐漸減小，減小到4.25N不變，而浮力是先增大，后不變，所以正確反映金屬圓柱體所受浮力F和圓柱體下表面所處的深度h關系的圖象是D．
（4）物體的質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg；
由F_浮=ρ_液gV_排可得，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；
則ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.675kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³．
故答案為：（1）6.75；（2）有關；全部浸沒；2.5；（3）D；（4）2.5×10^-4；2.7×10³．

點評 本題目主要考查學生利用控制變量法得出影響浮力大小的因素，以及根據浮力的計算方法，求出浮力大小，最后根據表格中的數(shù)據規(guī)律得出所要求的圖象．（4）是該題的難點，要掌握這種測量密度的方法．