Question

一課外小組的同學(xué)通過實驗探究“浸沒在液體中的物體受到的浮力大小跟浸沒在液面下的深度是否有關(guān)”．如圖所示，他們將一高6cm的金屬圓柱體掛在彈簧測力計下端，緩慢浸入水中（水足夠多），在圓柱體接觸容器底之前，記下圓柱體下表面所處深度和彈簧測力計相應(yīng)的拉力，如下表：

序號	1	2	3	4	5	6	7
深度	0	2	4	6	8	10	12
拉力	8.1	7.1	6.1	5.1	5.1	5.1	5.1

①根據(jù)實驗序號4-7的數(shù)據(jù)說明浮力與

浸沒在液體中的深度無關(guān)

；
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)，物體的重力

8.1

N；物體浸沒時，受到的浮力是

3

N．
③小敏實驗結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)實驗桌上的燒杯中裝有半杯透明液體，她想知道是什么液體．經(jīng)老師的允許后，她將剛才的圓柱體浸沒在透明液體中，彈簧測力計的示數(shù)是4.5N，該液體的密度是

1.2×10³

kg/m³．
④另外一組的小明發(fā)現(xiàn)：將鐵片直接放入水中下沉，彎成“鐵碗”可浮在水面上．分析得出，鐵片受到的浮力

等于

“鐵碗”受到的浮力，于是得出浮力與物體的形狀有關(guān)．小明得出錯誤結(jié)論的原因是

沒有控制排開液體的體積相同

．

Answer 1

分析：①比較4到7的相同點和不同點，物體浸沒在液體中的深度相同，測力計的示數(shù)不同，得出浮力大小與浸沒在液體中深度的關(guān)系；
②當(dāng)物體未浸入液體中時，測力計的示數(shù)等于物體的重力；
根據(jù)拉力的示數(shù)變化判斷物體是否完全浸沒，并根據(jù)F_浮=G-F計算出浮力的大小；
③根據(jù)完全浸沒在水中的浮力計算出物體的體積，求出物體浸沒在液體中受到的浮力，根據(jù)F浮=ρ液gV排計算出液體的密度；
④根據(jù)浮力與重力的大小關(guān)系判斷兩種情況下浮力的大小關(guān)系；
浮力大小與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，要探究浮力與物體的形狀的關(guān)系，需保持液體密度和排開液體的體積相同，物體的形狀不同．

解答：解：
①4-7的數(shù)據(jù)，物體完全浸沒，在液體中的深度不同，拉力相同，說明受到的浮力相同，可得浮力與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)；
②由表格中數(shù)據(jù)，當(dāng)深度為0時，拉力F為8.1N，所以重力等于8.1N；
③由表格中數(shù)據(jù)知，物體完全浸沒時受到的浮力F_浮=G-F=8.1N-5.1N=3N；
根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排知，
V_排=

F浮

ρ水g

=

3N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=3×10-4m³；
浸沒在另一種液體中時，浮力F_浮′=8.1N-4.5N=3.6N；
根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排，ρ_液=

F浮

gV排

=

3.6N

10N/kg×3×10-4m3

=1.2×10³kg/m³；
④將鐵片直接放入水中下沉，浮力小于重力，彎成“鐵碗”可浮在水面上，則浮力等于重力，鐵片受到的浮力小于“鐵碗”受到的浮力；
兩種情況下，物體浸入液體中的體積不同，所以無法得出浮力與形狀的關(guān)系．
故答案為：
①浸沒在液體中的深度無關(guān)；
②8.1；3；③1.2×10³；
④小于；沒有控制排開液體的體積相同．

點評：此題是探究影響浮力大小的因素，考查了對實驗數(shù)據(jù)的分析，稱重法浮力的計算，阿基米德原理的應(yīng)用及控制變量法的應(yīng)用，考查得很全面．