Question

小明很善于思考，小明想：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，那么浮力的大小和物體對(duì)液體壓力的大小有什么關(guān)系呢？
（1）小明和小紅利用燒杯、水、天平、合金圓柱體、細(xì)線和彈簧測力計(jì)，進(jìn)行了如下探究：
①在燒杯中盛適量水，用天平測出燒杯和水的總質(zhì)量m₁；
②用彈簧測力計(jì)測出圓柱體的重力G；
③如圖所示，將圓柱體部分浸入燒杯的水中，靜止在某一深度，
記下彈簧測力計(jì)的示數(shù) F，則圓柱體所受水的浮力為

G-F

（用彈簧測力計(jì)所測得的量來表示）；此時(shí)向天平的右盤加上適量的砝碼，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

（用天平所測得的量來表示）．
（2）下表為小明和小紅記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：（表中h₂＞h₁）

圓柱的位置	圓柱體的重力 G/N	彈簧測力計(jì)的示數(shù)F/N	燒杯和水的總質(zhì)量m1/g	天平的讀數(shù)m2/g
圓柱體部分浸入	2.6	2.4	180	200
圓柱體浸沒深度h1	2.6	2.2	180	220
圓柱體浸沒深度h2	2.6	2.2	180	220

①通過分析表格中的數(shù)據(jù)，可以知道：圓柱體浸沒在水中所受的浮力為

0.4

N，圓柱體對(duì)水的壓力為

0.4

N．
②通過分析表格中的數(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)：物體浸沒前浮力與浸入的深度

有關(guān)

（選填“有關(guān)”、“無關(guān)”）．除此以外，你還能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律

物體浸沒后浮力與浸入的深度無關(guān)

．
③由表格中的數(shù)據(jù)可知，該圓柱體的密度為

6.5×10³

 kg/m³．

Answer 1

分析：（1）彈簧測力計(jì)示數(shù)變小的原因是受到水向上的浮力；圓柱體對(duì)水向下壓力與右盤中所加砝碼重力使天平再次平衡．
（2）①用彈簧測力計(jì)示數(shù)之差算浮力，用兩次平衡砝碼增值的重力算壓力進(jìn)行比較；根據(jù)表格看浮力、浸入水中深度變化．
②根據(jù)ρ=

m

V

，由空中重力和浸沒浮力分別算出m和V，求出密度．

解答：解：
（1）彈簧測力計(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．
故答案為：G-F；（m₂-m₁）g．
（2）①圓柱體浸沒在水中，應(yīng)取第二、三兩組數(shù)據(jù)：
浮力F_浮=2.6N-2.2N=0.4N；物體對(duì)液體的壓力F_壓=（m₂-m₁）g=（0.22kg-0.18kg）×10N/kg=0.4N；
∴F_浮=F_壓
②由一、二組數(shù)據(jù)可得：一組浮力0.2N，二組浮力0.4N，但二組圓柱體深度大于一組，說明物體浸沒前浮力與浸入的深度有關(guān)；
由二、三組數(shù)據(jù)可得：二組浮力0.4N，三組浮力0.4N，但三組圓柱體深度大于二組，說明物體浸沒后浮力與浸入的深度無關(guān)．
③二、三組數(shù)據(jù)看出物體已浸沒水中，F(xiàn)_浮=ρ_水gV_排，
∴圓柱體體積V=V_排=

F浮

ρ水g

，圓柱體的質(zhì)量m=

G

g

因此圓柱體的密度：ρ=

m

V

=

G

g

×

ρ水g

F浮

=

Gρ水

F浮

=

2.6N×1×103kg/m3

0.4N

=6.5×10³kg/m³
故答案為：①0.4；0.4；
②等于；有關(guān)；物體浸沒后浮力與浸入的深度無關(guān)；
③6.5×10³．

點(diǎn)評(píng)：初中物理對(duì)浮力的測量要求較高，本題除考查了基本測浮力的方法外，還涉及用天平的平衡測物體對(duì)液體的壓力、物體密度的計(jì)算，難度較大，容易出錯(cuò)．學(xué)習(xí)中要掌握基本知識(shí)，加強(qiáng)綜合處理物理問題的能力訓(xùn)練．