Question

16．多多學(xué)習(xí)了浮力知識(shí)后進(jìn)一步思考，浮力是液體對(duì)物體向上的托力，而物體間力的作用是相互的，所以物體對(duì)液體一定有向下的壓力，那么浮力的大小與物體對(duì)液體壓力的大小有什么關(guān)系呢？
＜一＞多多利用燒杯、水、天平、金屬圓柱體、細(xì)線(xiàn)和測(cè)力計(jì)，進(jìn)行了如下探究，如圖所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）在燒杯中盛適量的水，用天平測(cè)出燒杯和水的總質(zhì)量m₁=130g；
（2）用測(cè)力計(jì)測(cè)出圓柱體的重力G=1N；
（3）如圖所示，將圓柱體部分沒(méi)入水中，記下測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，則圓柱體所受水的浮力為G-F．保持圓柱體浸入水中的部分不變，向天平的右盤(pán)加入適量的砝碼，使天平重新平衡，記下天平的讀數(shù)m2，則圓柱體對(duì)水的壓力為（m₂-m₁）g（均用字母表示）
＜二＞下表為多多記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，（表中h₂大于h₁）g取10N/kg

圓柱體的位置	測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N	圓柱體侵入后天平的讀數(shù)m2/g
圓柱體部分浸入	0.9	140
圓柱體浸沒(méi)深度h1	0.8	150
圓柱體浸沒(méi)深度h2	0.8	150

（1）通過(guò)分析表格中的數(shù)據(jù)，可以得出，浮力的大小等于（選填，大于、小于或等于）物體對(duì)液體壓力的大小，此外，他們還發(fā)現(xiàn)，物體浸沒(méi)時(shí)浮力與浸入的深度無(wú)關(guān)（選填，有關(guān)或無(wú)關(guān)）
（2）由實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)可見(jiàn)知，該圓柱體的密度為5×10³kg/m³
＜三＞實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，多多聯(lián)想到壓強(qiáng)知識(shí)，提出了下面問(wèn)題，請(qǐng)你幫助他解答，
圓柱體從部分浸入水中到完全浸沒(méi)，圓柱體下表面受到水的壓強(qiáng)變大；燒杯對(duì)天平的壓強(qiáng)變大．（以上兩空均選填，變大，變小或不變）

Answer 1

分析 （一）（3）彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變小的原因是受到水向上的浮力；圓柱體對(duì)水向下壓力與右盤(pán)中所加砝碼重力使天平再次平衡；
（二）（1）用彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差算浮力，由物體對(duì)液體的壓力等于增加砝碼的重力，F(xiàn)_壓=（m₂-m₁）g．
進(jìn)行比較得出結(jié)論；根據(jù)圓柱體浸沒(méi)在水中的深度h₂大于h₁
比較對(duì)應(yīng)受到的浮力的關(guān)系，分析得出結(jié)論；
②由浸沒(méi)時(shí)受到的浮力和阿基米德原理求物體的體積，由空中重力算出m，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出密度；
（三）根據(jù)壓強(qiáng)公式判斷壓強(qiáng)的變化；
根據(jù)力的作用的相互性，判斷出天平所受壓力的變化，得出壓強(qiáng)的大小變化．

解答 解：（一）
（3）彈簧測(cè)力計(jì)在空中和水中的讀數(shù)之差等于浮力，即浮力為：F_浮=G-F；
物體對(duì)液體的壓力等于增加砝碼的重力，F(xiàn)_壓=（m₂-m₁）g．
（二）（1）圓柱體浸沒(méi)在水中，應(yīng)取第二、三兩組數(shù)據(jù)：
根據(jù)稱(chēng)重法，浮力F_浮=G-F_示分別求出三次實(shí)驗(yàn)所受浮力大�。�
F_浮1=G-F_示1=1N-0.9N=0.1N；
F_浮2=G-F_示2=1N-0.8N=0.2N；
F_浮3=G-F_示3=1N-0.8N=0.2N； 
因圓柱體對(duì)水的壓力為F=（m₂-m₁）g；
三次實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的圓柱體對(duì)水的壓力分別為：
F₁=（140-130）×10^-3 kg×10N/kg=0.1N，
F₂=（150-130）×10^-3 kg×10N/kg=0.2N，
F₃=（150-130）×10^-3 kg×10N/kg=0.2N，
故可以得出，浮力的大小等于物體對(duì)液體壓力的大�。�
因圓柱體浸沒(méi)在水中的深度h₂大于h₁
但受到的浮力等于0.2N，故可以得出物體浸沒(méi)時(shí)浮力與浸入的深度無(wú)關(guān)；
（2）二、三組數(shù)據(jù)看出物體已浸沒(méi)水中，F(xiàn)_浮=ρ_水gV_排，
圓柱體體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-5 m3，
圓柱體的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}=\frac{1N}{10N/kg}$=0.1kg；
因此圓柱體的密度：
ρ=$\frac{m}{V}=\frac{0.1kg}{2×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³．
（三）圓柱體從部分浸入水中到完全浸沒(méi)，圓柱體下表面的深度增加，受到水的壓強(qiáng)變大；
水對(duì)圓柱體有向上的浮力作用，根據(jù)力的作用的相互性，圓柱體會(huì)對(duì)水產(chǎn)生向下的反作用力，燒杯對(duì)天平的壓力增大，壓強(qiáng)變大．
故答案為：（一）（3）G-F；（m₂-m₁）g；（二）（1）等于；無(wú)關(guān)；（2）5×10³；
（三）變大；變大．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究浮力與物體對(duì)液體壓力的關(guān)系，考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，同時(shí)考查力的相互作用、稱(chēng)重法測(cè)浮力、密度、浮力的計(jì)算、液體壓強(qiáng)的變化規(guī)律等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)．