Question

2．小明为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况，如图所示，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如表：

次数	1	2	3	4	5	6	7
h（cm）	0	2	4	6	8	10	12
F（N）	6.75	6.25	5.75	5.25	4.75	4.25	4.25

（1）分析表中实验数据，可以得出物体重6.75N，第4次实验时，物体受到的浮力1.5N；
（2）分析表中第1列到第5列数据，说明物体所受的浮力随物体排开液体的增加而增大；；
（3）实验时应先测物体的重力，再放入水中测浮力，改变先后顺序会使浮力的测量结果偏大．（“大”“小”）
（4）图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图象是B

（5）圆柱体的密度为2.7×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）第1组数据弹簧测力计的示数即为物体的重力大小；根据称重法求出第4次物体受到浮力
（2）根据称重法比较浮力大小，结合表中数据知，物体排开液体的体积越来越大，从而得出结论；
（3）当实验顺序改变时，物体上因有水而使G变大，根据F_浮=G-F_示确定结果的变化；
（4）物体浸没前所受浮力逐渐增大，浸没后受到的浮力不变；
（5）根据由物阿基米德原理，求出物体体浸没在水中的体积，即物体的体积，物体密度可求．

解答 解：（1）长方体下表面到水面距离h=0时，根据二力平衡，弹簧测力计的示数即为物体的重力大小，G=6.75N；第4次实验时，物体受到的浮力F_浮4=G-F₄=6.75N-5.25N=1.5N；
（2）分析第1次到第5次实验数据，浸入液体的深度h越来越大，物体排开液体的体积V_排=Sh也越来越大，弹簧测力计的示数逐渐F渐减小，浮力F_浮=G-F逐渐增大，说明物体浸没液体之前，物体所受的浮力随物体排开液体体积的增加而增大；
（3）实验时应先测物体的重力，再放入水中测浮力，若改变先后顺序，物体上因有水会使G变大，而弹簧测力计的示数不受影响，根据F_浮=G-F会使浮力的测量结果偏大；
（4）由实验1-5对应的数据知，弹簧测力计的示数随深度的增加而减小；6、7次弹簧测力计的示数不随深度的变化而变化，所以，能正确反映浮力F_浮和物体下表面到水面距离h关系的图象为B；
（5）在实验6中，物体受到的浮力F_浮6=G-F₆=6.75N-4.25N=2.5N，物体浸没在液体中，物体排开液体的等于物体自身的体积，根据阿基米德原理，V_物=V_排=$\frac{{F}_{浮6}}{{ρ}_{水}g}$，所以，物体的密度
ρ=$\frac{G}{{gV}_{物}}$=$\frac{G}{{F}_{浮6}}$×ρ_水=$\frac{6.75}{2.5}$×10³kg/m³=2.7×10³kg/m³．
故答案为：（1）6.75；1.5；
（2）物体所受的浮力随排开液体的体积增大而增大；
（3）大；
（4）B；
（5）2.7×10³

点评 本题探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况，主要考查阿基米德原理、测固体密度、控制变量法、对测量结果的分析、用图象表示物理过程等知识，综合性较强．