Question

夏琛同學(xué)為了探究物體在水中不同深度所受浮力的變化情況，如圖所示，將一掛在彈簧秤下的圓柱體金屬塊緩慢地浸入水中（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在水中的深度h和彈簧秤相應(yīng)的示數(shù)F．已知圓柱體高為8cm，實(shí)驗(yàn)記錄如下表：

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	8	7.5	7	6.5	6	6	6	6

（1）分析上表的數(shù)據(jù)可知，金屬塊的質(zhì)量為

0.82

kg．
（2）當(dāng)浸入深度為4cm時(shí)，物體所受的浮力為

1

N．
（3）下面能正確反映物體所受浮力F浮與圓柱體下表面在水中深度h關(guān)系的圖象是

D

（4）由以上實(shí)驗(yàn)，還可以計(jì)算出金屬塊的密度ρ=

4×10³kg/m³

．

Answer 1

分析：（1）金屬塊沒(méi)有浸入水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力，由G=mg的變形公式求出物體的質(zhì)量．
（2）金屬塊浸入水中時(shí)，重力與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差是物體受到的浮力，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以求出物體受到的浮力．
（3）根據(jù)浮力公式分析金屬塊受到的浮力如何變化，然后選擇對(duì)應(yīng)的圖象．
（4）求出金屬塊完全浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力，由浮力公式求出金屬塊的體積，最后由密度公式求出金屬塊的密度．

解答：解：（1）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，金屬塊沒(méi)有浸入水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為8N，則金屬塊重力為8N，
∵G=mg，
∴金屬塊質(zhì)量m=

G

g

=

8N

9.8N/kg

≈0.82kg；
（2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)浸入深度為4cm時(shí)，物體所受的浮力：
F_浮=G-T=8N-7N=1N；
（3）由浮力公式可知，F(xiàn)_浮=ρgV_排可知，金屬塊排開(kāi)水的體積V_排隨h的增大而增大，當(dāng)金屬塊完全浸沒(méi)在水中時(shí)，V_排不變，因此金屬塊受到的浮力隨h先增大后不變，故D正確；
（4）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，金屬塊完全浸沒(méi)在水中時(shí)，金屬塊受到的浮力F_浮=G-T=8N-6N=2N，
∵F_浮=ρgV_排，
∴金屬塊的體積V=V_排=

F浮

ρ水g

，
金屬塊的密度：
ρ_金屬=

m

V

=

G g

F浮 ρ水g

=

Gρ水

F浮

=

8N×1×103kg/m3

2N

=4×10³kg/m³；
故答案為：（1）0.82；（2）1；（3）D；（4）4×10³kg/m³．

點(diǎn)評(píng)：此題是浮力和深度關(guān)系的探究實(shí)驗(yàn)，主要是考查對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力；要注意排水法求固體體積的方法，求出金屬塊的體積后，由密度公式可以求出密度．