小明为探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体合金块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体不接触容器底之前,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,实验数据如下表:
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| h/cm | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
| F/N | 5.75 | 5.25 | 4.75 | 4.25 | 3.75 | 3.25 | 3.25 |
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明________.
(3)分析表中第6列到第7列数据,说明________.
(4)分析表中数据,可以得出合金块的底面积是________cm2.
(5)分析表中数据,可以得出合金的密度是________g/cm3.
试题答案
解:
(1)第1次实验圆柱体没有浸入水中(h=0)可知它的重力为G=5.75N.
利用二次称重法:
在第6次实验中F浮=G-F=5.75N-3.25N=2.5N.
(2)分析表中第1列到第5列数据可知:
圆柱浸入水的深度不同,即排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数也不相同,
可得结论:在液体密度一定时,物体受到的浮力大小与物体排开的液体体积有关,物体排开的液体体积越大,物体受到的浮力越大.
(3)分析表中第6列到第7列数据可知:
圆柱浸没水中的深度不同,即排开液体的体积相同,弹簧测力计的示数不变,
可得出结论:当物体浸没在液体中时,物体受到的浮力大小与物体浸入液体中的深度无关.
(4)在第六次实验中,
物体的体积为V=V排==≈2.55×10-2m3
物体的底面积为S===2.55×10-3m2
(5)物体的质量为m==≈0.59kg
物体的密度为ρ==≈2.31×103kg/m3=2.31g/cm3.
故答案为:
(1)5.75;2.5;
(2)在液体密度一定时,物体受到的浮力大小与物体排开的液体体积有关,物体排开的液体体积越大,物体受到的浮力越大;
(3)当物体浸没在液体中时,物体受到的浮力大小与物体浸入液体中的深度无关;
(4)2.55×10-3;
(5)2.31.
试题解析
(1)本题利用二次称重法求浮力,题目中没明确给出重力大小,我们可以通过分析所给数据找到物体所受到重力的大小即第1次实验物体没浸入水面之前弹簧测力计的示数.
(2)(3)探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况时.应采用控制变量法观察所给数据,找出变量和不变量,归纳得出合理的结论.
(4)第六次实验拉力不再改变,说明物体全部浸没,此时的h也就是物体的高度.已知此时受到的浮力,利用V=V排=得到物体的体积,最后利用S=得到物体的底面积;
(5)已知圆柱体的重力,可以得到质量;已知质量和体积,利用ρ=得到物体的密度.
点评:本题考查了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况,以及利用二次称重法求浮力的大小,侧重考查了控制变量法的思想,控制变量法是物理学习中最重要方法之一,所以一定要掌握好.
