Question

【題目】學習了浮力有關知識后，同學們都已經知道：浮力跟物體所浸在的液體密度、排開液體的體積有關．但王麗總感到：浮力大小應與物體所在液體的深度有關，并猜想：“深度越深，浮力越大”．于是做了如下實驗：她在彈簧測力計下掛一圓柱體，從盛水的燒杯上方某一高度緩慢下降，圓柱體浸沒后繼續下降，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程中彈簧測力計讀數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 N；

（2）圓柱體浸沒在水中時，受到的浮力是 N；

（3）圓柱體的體積是 m3；

（4）圓柱體的密度是 kg/m3；

（5）分析圖象BC段，可得結論：物體浸沒液體之前，浸入液體的深度越深，受到的浮力越 （選填“大”或“小”）；

（6）分析圖象CD段，可得結論： ．

Answer 1

【答案】（1）12；（2）8；（3）8×10﹣4；（4）1.5×103；（5）大；

（6）物體浸沒到液體中后，浮力大小不變或者說物體浸沒到液體中后，物體所受的浮力與物體浸入的深度無關

【解析】

試題分析：由題知，物體緩慢下落，整個過程中物體受力平衡，圖象反映的是圓柱體下降過程中彈簧測力計讀數F隨圓柱體下降高度h的變化關系：

（1）分析圖象AB段，物體還未浸入水中，由二力平衡知此時彈簧對圓柱體的拉力即為物重；

（2）分析圖象CD段，物體全部浸沒水中，對物體受力分析（如右圖所示）求其受到的浮力；

（3）由阿基米德原理求出V排，V物=V排；

（4）由公式G=mg求出質量，再由ρ=求出物體的密度；

（5）分析BC段，為物體慢慢浸入液體、直到浸沒的過程，彈簧測力計的讀數逐漸變小，由圖知浮力的變化；

（6）CD段表明物體全部浸沒液體中，測力計的讀數不變，說明了浮力不再變化．

解：（1）由圖象可知，當h=0時，彈簧測力計示數為12N，

此時圓柱體處于空氣中，根據二力平衡條件可知，G=F拉=12N．

（2）從h=7cm開始，彈簧測力計示數不變，說明此時圓柱體已經浸沒在水中，對圓柱體受力分析可知，

F浮=G﹣F拉=12N﹣4N=8N．

（3）由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得：

V排===8×10﹣4m3，

∵物體是全部浸沒，

∴V物=V排=8×10﹣4m3，

（4）由公式G=mg可求出物體的質量，

m===1.2kg，

ρ物===1.5×103kg/m3；

（5）分析圖象BC段，物體在液體中的深度逐漸增加，測力計讀數在減小，

說明物體在慢慢浸入水中，V排在逐漸增大，物體受到的浮力也在逐漸增大．

（6）分析圖象CD段，深度在增加，而測力計的讀數不變，

說明物體全部浸沒水中，V排不變，浮力不變．

故答案為：

（1）12；（2）8；（3）8×10﹣4；（4）1.5×103；（5）大；

（6）物體浸沒到液體中后，浮力大小不變或者說物體浸沒到液體中后，物體所受的浮力與物體浸入的深度無關．