Question

8．學(xué)習(xí)了浮力有關(guān)知識(shí)后，同學(xué)們都已經(jīng)知道：浮力跟物體所浸在的液體密度、排開(kāi)液體的體積有關(guān)．但王麗總感到：浮力大小應(yīng)與物體所在液體的深度有關(guān)，并猜想：“深度越深，浮力越大”．于是做了如下實(shí)驗(yàn)：她在彈簧測(cè)力計(jì)下掛一圓柱體，從盛水的燒杯上方某一高度緩慢下降，圓柱體浸沒(méi)后繼續(xù)下降，直到圓柱體底面接近燒杯底部接觸為止，如圖所示是圓柱體下降過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h變化的圖象．
（1）分析圖象可知，圓柱體的重力是12N；
（2）圓柱體浸沒(méi)在水中時(shí)，受到的浮力是8N．
（3）圓柱體的體積是8×10^-4m³．

Answer 1

分析 由題知，物體緩慢下落，整個(gè)過(guò)程中物體受力平衡，圖象反映的是圓柱體下降過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h的變化關(guān)系：
（1）分析圖象AB段，物體還未浸入水中，由二力平衡知此時(shí)彈簧對(duì)圓柱體的拉力等于物重；
（2）分析圖象CD段，物體全部浸沒(méi)水中，對(duì)物體受力分析（如右圖所示）求其受到的浮力；
（3）圓柱體浸沒(méi)在水中時(shí)，V_物=V_排，由阿基米德原理求出V_排．

解答 解：（1）由圖象可知，當(dāng)h=0時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N，
此時(shí)圓柱體靜止在空氣中，根據(jù)二力平衡條件可知，圓柱體的重力G=F_示=12N；
（2）從h=7cm開(kāi)始，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，說(shuō)明此時(shí)圓柱體已經(jīng)浸沒(méi)在水中，
根據(jù)稱(chēng)重法可知，圓柱體浸沒(méi)時(shí)受到的浮力：F_浮=G-F_示′=12N-4N=8N；
（3）由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g可得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{8N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=8×10^-4m³，
因?yàn)槲矬w是全部浸沒(méi)，所以V_物=V_排=8×10^-4m³．
故答案為：12；8；8×10^-4．

點(diǎn)評(píng) 本題用到的知識(shí)點(diǎn)有重力、質(zhì)量、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理等，考查學(xué)生結(jié)合圖象對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析的能力，難度較大．