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李静同学进行了如图所示的实验:她先测量出容器中水深为20cm,然后将一挂在弹簧测力计下的长方体物块缓慢地浸入水中(完全浸没时水不会溢出).实验过程中,她记下弹簧测力计的示数F,并测量出对应情况下容器中水的深度h,实验数据如下表:
实验次数12345678
F/N1.51.41.31.21.11.01.01.0
h/cm20.020.521.021.522.022.522.522.5
(g取10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3
(1)在物块未浸入水中时,水对容器底部的压强为多少?
(2)在物块完全浸入水中时,其受到的浮力为多大?
(3)分析表中数据变化规律,你能得到什么结论?
【答案】分析:(1)根据液体压强公式P=ρgh即可算出水对容器底部的压强;
(2)根据题意,要算物块完全浸入水中时受到的浮力,我们需要采用称量法,即F=G-F.物块的重力等于物块未浸入水中时弹簧测力计的示数;物块完全浸入水中时(V一定,所以容器中水的深度不变),受到的浮力最大,此时弹簧测力计的示数最小;
(3)由阿基米德原理FgV可知,物体所受浮力大小与物体排开液体的体积成正比;当物体完全浸入液体中时,所受浮力大小与浸入的深度无关.
解答:解:(1)物块未浸入水中时,水对容器底部的压强:P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)由表格中数据可知,第一次实验时,容器中水的深度为20cm,说明此时物块还没有浸入水中,则此时弹簧测力计的示数就是物块的重力,即G=1.5N;
由表格中数据可知,第6~8次实验中,容器中水的深度保持不变且此时弹簧测力计的示数最小并保持不变,所以可知此时物块已经完全浸入水中;
则物块完全浸入水中时,其受到的浮力为:F=G-F=1.5N-1.0N=0.5N;
(3)由表格中数据可知,第2~6次实验中,容器中水的深度增加,表明物块排开水的体积在增大,随着物块排水体积的增大,弹簧测力计的示数在减小,这说明随着物块排水体积的增大,物块所受的浮力在增大;
由表格中数据可知,第6~8次实验中,容器中水的深度保持不变且弹簧测力计的示数保持不变,说明当物块完全浸入水中时,物块所受浮力大小与浸入的深度无关.
答:(1)物块未浸入水中时,水对容器底部的压强为2×103Pa.
(2)物块完全浸入水中时,其受到的浮力为0.5N.
(3)物块所受浮力大小随排开液体体积的增大而增大;当物块完全浸入水中时,物块所受浮力大小与浸入的深度无关.
点评:本题考查了学生根据表格中的数据进行分析归纳的能力,同时也考查了学生对阿基米德原理、浮力大小计算的掌握和理解,是一道好题.
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(g取10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3
(1)在物块未浸入水中时,水对容器底部的压强为多少?
(2)在物块完全浸入水中时,其受到的浮力为多大?
(3)分析表中数据变化规律,你能得到什么结论?

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(g取10 N/kg,ρ=1.0×103 kg/m3)

(1)

在物块未浸入水中时,水对容器底部的压强为多少?

(2)

在物块完全浸入水中时,其受到的浮力为多大?

(3)

分析表中数据变化规律,你能得到什么结论?

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h/cm20.020.521.021.522.022.522.522.5
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