Question

20．如圖甲，圓筒形容器內(nèi)裝有適量的水，放在水平桌面上，實(shí)心圓柱形物體A用細(xì)線拴好并懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，小王要探究圓柱形物體A逐漸浸入水中時(shí)（水沒有溢出容器），彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與圓柱形物體A下表面離水面的距離h的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)過程中，小王將測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)繪制成乙圖所示的曲線．請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：

（1）觀察分析圖乙可以得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受浮力與排開液體的體積有關(guān)．
（2）由圖乙可知：當(dāng)h等于14cm時(shí)，物體A所受的浮力為多少？
（3）當(dāng)h等于14cm時(shí)，物體A浸在水中的體積為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象分析物體浸入液體的深度、排開液體的體積、彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)、和浮力大小之間的關(guān)系，歸納總結(jié)得出結(jié)論；
（2）根據(jù)圖象知道在未浸沒之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為物體重力；當(dāng)h等于14cm時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力，兩者之差就是受到的浮力；
（3）浮力大小已知，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排計(jì)算物體排開水的體積，即物體A浸在水中的體積．

解答 解：（1）觀察分析圖乙可知，當(dāng)h小于12cm時(shí)，物體A排開水的體積隨著浸入水中深度的增大而增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F逐漸減小，故物體A所受浮力不斷變大；當(dāng)h等于或大于12cm時(shí)，物體A排開水的體積不再隨著浸入水中深度的增大而增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F不再變化，故物體A所受浮力不再變化，因此可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受浮力與排開液體的體積有關(guān)；
（2）分析圖象數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：在物體A沒有浸沒之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為9N，即物體重力為9N；
由圖象乙可知：當(dāng)h等于14cm時(shí)，物體A完全浸沒，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為F=2N，所以此時(shí)受到的浮力為F_浮=G-F=9N-2N=7N；
（3）根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可得物體A浸在水中的體積：
V_浸=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{7N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=7×10^-4m³．
答：（1）排開液體的體積；
（2）當(dāng)h等于14cm時(shí)，物體A所受的浮力為7N；
（3）當(dāng)h等于14cm時(shí)，物體A浸在水中的體積為7×10^-4m³．

點(diǎn)評(píng) 此題考查浮力的大小計(jì)算，探究F與h的關(guān)系時(shí)，在未浸沒之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為物體重力，有的同學(xué)錯(cuò)誤的認(rèn)為，浮力與深度有關(guān)，這種認(rèn)識(shí)是片面的，因?yàn)楹鲆暳松疃茸兓�引起排開液體體積的變化．