Question

小陶帮爷爷浇菜园，他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能与物体浸入液体的深度有关．于是他和小明用圆柱体、弹簧测力计、水和刻度尺等器材进行探究，如图所示，并记录了圆柱体下表面浸入水中深度h时弹簧测力计的示数（如表所示）．

实验序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
h/m		0.02	0.04	0.06	0.08	0.10	0.12	0.14	0.16	0.18
F/N	9.5	8.5	7.5	6.5	5.5	4.5	3.5	3.1	3.1	3.1

（1）当h=0.02m时，圆柱体受到的浮力是    牛．
（2）小陶分析实验序号1至7，得出初步结论是“浮力的大小与物体浸入液体深度成正比”．小明认为小陶得出的结论不够完整，理由是    ．小明还认为实验过程不够完善，理由是    ．
（3）陶选用的圆柱体高度范围是   
A“13厘米＞h＞12厘米”B“14厘米＞h＞13厘米”．

Answer 1

【答案】分析：（1）由表中数据可知，当h=0时，弹簧测力计的示数为9.5N，即圆柱体重力为9.5N；当h=0.02m时，弹簧测力计的示数为8.5N，则F_浮=G-F_示；
（2）从表中可以看出，当圆柱体下表面所处深处达0.14m时，深度增加，浮力不再改变，此时圆柱体已开始完全浸没．要分析的则是在其完全浸没前弹簧测力计的拉力F与浸入水中深度的关系；求出h=0.02m、0.04m、0.06m、0.08m、0.10m、0.12m圆柱体受到的浮力，分析出浸没前所受浮力与浸入水中深度的关系，进而根据F_浮=G-F_示得出浸没前弹簧测力计的拉力F与浸入水中深度的关系．
（3）根据浸没前弹簧测力计的拉力F与浸入水中深度的关系分析判断．
解答：解：（1）由表中数据可知，圆柱体重力G=9.5N；当h=0.02m时，弹簧测力计的示数为8.5N，
此时F_浮=G-F_示=9.5N-8.5N=1N；
（2）当圆柱体浸没液体前，物体受到浮力的大小与浸入的深度成正比，当圆柱体下表面所处深处达0.14m时，深度增加，浮力不再改变；所以小陶得出的结论不够完整，理由是当物体浸没液体前，物体受到浮力的大小与浸入的深度成正比，当物体浸没后，物体受到的浮力大小与深度无关．
实验过程因只使用了水实验的，所以不够完善理由是实验中选用的液体种类少，不易得出此结论应选用不同种类的液体进行实验．
（3）圆柱体浸入深度达0.014m后，其浮力不再改变，可见圆柱体的高度小于或等于0.14m，
∵F_浮=G-F_示，
∴当h=0.02m、0.04m、0.06m、0.08m、0.10m、0.12m、0.14m时圆柱体受到的浮力为F_浮=1N、2N、3N、4N、5N、6N、6.4N，
因此，对前面的有效数据进行分析可得：圆柱体浸入的深度在0.12m前，每增加0.02m时，浮力增加1N，
但是，圆柱体浸入的深度由0.12m到0.14m时，深度增加0.02m，浮力增加0.4N，说明圆柱体在深度为0.12m时没有浸没，所以圆柱体的高度大于0.12m；
在深度为0.14m之前已经浸没，所以根据再浮力增加0.4N时，深度增加不到0.01m，圆柱体就浸没，所以圆柱体的高度小于0.12m+0.01m=0.13m，故选用的圆柱体高度范围是13cm＞h＞12cm，即选A．
故答案为：（1）1．（2）当物体浸没液体前，物体受到浮力的大小与浸入的深度成正比，当物体浸没后，物体受到的浮力大小与深度无关． 实验中选用的液体种类少，不易得出此结论应选用不同种类的液体进行实验． （3）A．
点评：本题中第二问是难点，直接找浸没前弹簧测力计的拉力与浸入水中深度的关系有难度，利用F_浮=G-F_示求浮力，要先找出浮力大小与圆柱体浸入水中深度的变化规律，再确定浸没前弹簧测力计的拉力与浸入水中深度的关系．