Question

6．小明用如图甲所示装置研究浮力大小跟物体排开液体体积的关系实验时，将一个挂在弹簧测力计下的件数圆柱体缓慢地浸入水中（水足够深），在接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的深度h，弹簧测力计相应的示数F，实验数据如表：

实验次数	1	2	3	4	5
h（cm）	0	4	8	10	12
F（N）	6.75	5.75	4.75	4.25	4.25

（1）由实验数据可知，金属块重6.75N．
（2）表中第1次到第3次实验数据，说明了浸在液体中的物体受到浮力大小与物体排开液体体积有关（填“有关”或“无关”）；分析表中第4次和第5次实验数据，说明了当物体完全浸没后所受浮力大小不随深度增大而增大，完全浸没时受到的浮力是2.5N．
（3）图乙中能正确反映金属圆柱体所受浮力F和圆柱体下表面所处的深度h关系的图象是D．
（4）由实验数据可以得出金属块的体积是2.5×10^-4m³，密度为2.7×10³kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）物体未浸入水中时测力计的示数等于物体的重力；
（2）分析测量计的示数变化情况得出结论；
（3）根据拉力大小与深度的关系分析，完全浸没前，h变大，F变小，完全浸没后，h变大，浮力不变；
（4）根据完全浸没时的浮力求出物体的体积，由重力计算出质量，根据密度公式求出金属块的密度．

解答 解：（1）由h=0cm时，弹簧测力计的示数便是物重6.75N；
（2）表中第1次到第3次实验数据，深度变大，测力计示数变小，由控制变量法得，浮力大小与物体排开液体体积有关；
根据4，5数据，两次得到浮力大小相等，所以可得当物体完全浸没时，浮力大小与深度无关．
当完全浸没时，由称重法得，F_浮=G-F′=6.75N-4.25N=2.5N；
（3）F与h的关系，由数据得，F逐渐减小，减小到4.25N不变，而浮力是先增大，后不变，所以正确反映金属圆柱体所受浮力F和圆柱体下表面所处的深度h关系的图象是D．
（4）物体的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg；
由F_浮=ρ_液gV_排可得，物体的体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³；
则ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.675kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³．
故答案为：（1）6.75；（2）有关；全部浸没；2.5；（3）D；（4）2.5×10^-4；2.7×10³．

点评 本题目主要考查学生利用控制变量法得出影响浮力大小的因素，以及根据浮力的计算方法，求出浮力大小，最后根据表格中的数据规律得出所要求的图象．（4）是该题的难点，要掌握这种测量密度的方法．