Question

小明爷爷浇菜园．他从井中提水时发现盛满水的通路出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关．于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图的探究．（1）分析弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力

越大

．
（2）实验结束后，小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线，如图乙，分析图象可知：①曲线

a

选填“a”或“b”）描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况．②该金属圆柱体所受的重力为

2.7

N，金属圆柱体的密度为

2.7×10³

kg/m³．
（ρ_水=1.0×10³kg/m³取g=10N/kg）

Answer 1

分析：（1）根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化，结合F_浮=G-F_拉分析浮力大小和排开液体体积之间的关系；
（2）①根据浮力大小和排开液体体积之间的关系判断出哪一条图象是浮力变化的图象，哪一条是拉力变化的图象；
②根据拉力变化的图象可知，物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力G；根据浮力变化的图象可得物体完全浸没时的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出物体的体积，由G=mg的变形公式求出金属圆柱体的质量，最后由密度公式求出密度．

解答：解：（1）物体浸入液体时，物体受到的浮力F_浮=G-F_拉；由图甲所示实验可知，物体浸入液体中的体积越大，即排开液体的体积越大，弹簧测力计的拉力越小，物体重力不变，由F_浮=G-F_拉可知，物体受的浮力越大．
（2）①由图甲所示实验可知，在物体全部浸没前，物体浸入液体的深度越深，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；当物体全部浸没后，排开液体的体积不变，根据F_浮=ρgV_排可知，浮力不再变化；所以图象a描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况．
②由图乙所示图象可知，物体没有浸入到水中前的拉力为2.7N，则物体的重力G=F=2.7N；
由图象a可知，圆柱体完全浸没后，圆柱体受的浮力为F_浮=1.0N，
∵F_浮=ρ_水gV_排，∴金属圆柱体的体积V=V_排=

F浮

ρ水g

=

1.0N

1×103kg/m3×10N/kg

=1×10^-4m³，
∵G=mg，∴金属圆柱体的质量：m=

G

g

=

2.7N

10N/kg

=0.27kg，
金属圆柱体的密度：ρ_物=

m

V

=

0.27kg

1×10-4m3

=2.7×10³kg/m³．
故答案为：（1）越大；（2）①a；②2.7；2.7×10³．

点评：此题主要考查的是学生对浮力大小与物体排开液体的体积的关系的理解和掌握，读懂图象是解决此题的关键；应用浮力公式与密度公式即可正确解题．