Question

23、實驗中學物理課外實驗小組，為了探究物體浸在水中不同深度所受浮力的變化情況，進行了如下的實驗：將一掛在彈簧測力計下的圓柱型金屬體（高度為10cm）緩慢浸入水中（水足夠深），從圓柱體接觸水面至接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的深度h和彈簧測力計的示數F．實驗數據如下表：

實驗次序	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	4.75	4.25	3.75	3.25	2.75	2.25	2.25	2.25
F浮/N	0	0.50	1.00	1.50			2.50	2.50

（1）請將空格處兩次實驗計算出的浮力填入表格；
（2）依據表中數據，在右邊的坐標系中畫出浮力F_浮與深度h關系的圖象；
（3）通過對圖象的分析，你得到的結論是：

①浮力的大小與物體排開液體的體積有關．
②在同種液體中，物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積成正比．
③浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關．（符合規律的結論均可）

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Answer 1

分析：（1）本題利用二次稱重法求浮力，題目中沒明確給出重力大小，我們可以通過分析所給數據找到物體所受到重力的大小即第1次實驗物體沒浸入水面之前彈簧測力計的示數．
（2）利用描點作圖法根據數據表中的數據在所給坐標中逐一描點，然后連接成線．注意縱坐標和橫坐標分別代表的物理量．
（3）根據浮力F_浮與深度h關系圖象的性質和特點，逐段分析其中的規律，找到浮力F_浮與深度h的關系，得出合理的結論．

解答：解：（1）第1次實驗圓柱體沒有浸入水中（h=0）可知它的重力為G=4.75N．利用二次稱重法：
在第5次實驗中F_浮=G-F=4.75N-2.75N=2.00N，
在第6次實驗中F'_浮=G-F'=4.75N-2.25N=2.50N．
故答案為：2.00，2.50．
（2）利用描點作圖法根據數據表中的數據在所給坐標中逐一描點，然后連接成線．見下圖：
   
（3）分析上圖不難發現：
①在前六次實驗中隨著物體浸入水中的深度不斷增加，它排開的液體的體積不斷增加，浮力的大小也不斷增加，并且呈正比例函數圖象．所以，物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積有關并且在同種液體中，浮力的大小與物體排開液體的體積成正比．
②在最后三次實驗中，物體已全部浸沒水中，物體浸沒在水中的深度不斷增加，物體受到的浮力大小卻不改變，所以物體所受浮力的大小與物體浸沒在水中的深度無關．
故答案為：①浮力的大小與物體排開液體的體積有關．
②在同種液體中，物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積成正比．
③浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關．（符合規律的結論均可）

點評：此題考查到了求浮力的方法．在求浮力時，如果題目中給出了彈簧測力計的示數或者拉力的大小一般是用二次稱重法：F_浮=G-F；如果給出了物體的體積，一般要用阿基米德原理：F_浮=G_排=ρ_液V_排g；如果物體處于漂浮或懸浮狀態一般用等重法：F_浮=G．