Question

【題目】小明同學在探究浮力的實驗中:

（1）如圖甲所示，把半徑為3cm、密度均勻的實心小球A用組線掛在彈簧測力計上測得其重力為__N，他用手豎直向上輕輕托起小球,彈簧測力計示數將變_____。

（2）他又將小球A緩慢放人盛有適量水的燒杯中，彈簧測力計的示數逐漸變小，說明小球受浮力作用且浮力的方向是豎直向__，當小球頂部距水面7cm時彈簧測力計示數為1.9N,如圖乙所示，小球受到的浮力大小是__N。

（3）為進.步研究浮力產生的原因，小明自制了薄壁實驗箱,左右分別是柱形箱B和C，B箱下部有一圓孔與C箱相通，他將上下表面是橡皮膜的透明空心立方體M放在圓孔上緊密接觸，并向B箱中加入適量的水使M浸沒且沉在箱底,如圖丙所示。現往C箱加水至與M下表面相平時，M下表面橡皮膜____（選填受到"或”不受”）水的壓力作用，繼續向C箱中加水至M上下表面橡皮膜形變程度相同時，則M上下表面受到水的壓力__（選填“相等”或“不相等”）；再向C箱中加一定量的水，M上下表面形變程度如圖丁所示，則下表面受到水的壓力___（選填“大于”“小于”或“等于”）上表面受到水的壓力。這就是浮力產生的真正原因。

（4）同組小斌同學根據第（2）小題中小球受到的浮力大小和第（3）小題探究浮力產生的原因巧妙地計算出圖乙中小球A受到水對它向下的壓力____N（圓面積公式：S=πr2，取π=3）

Answer 1

【答案】3.0 小 上 1.1 不受 相等 大于 2.15

【解析】

（1）由圖甲知道，彈簧測力計分度值為0.1N，示數為3.0N，所以，實心小球A的重力為3.0N；當他用手豎直向上輕輕托起小球時，小球受到豎直向上的拉力和拖力及豎直向下的重力的作用，由力的平衡知道，此時拉力是：F=G-F托，所以，隨著托力變大時，測力計的示數變小；

（2）將小球A緩慢放入盛有適量水的燒杯中，彈簧測力計的示數逐漸變小，說明此時物體受到與豎直向上輕輕托起小球的作用效果相同的力即浮力作用，由此說明浮力的方向是豎直向上；由稱重法知道，當彈簧測力計示數為1.9N時，小球受到的浮力是：F浮=G-F=3.0N-1.9N=1.1N；

（3）圖丙中，C箱加水至與M下表面相平時，由于M下表面橡皮膜與C箱中的水面相同，由p=ρgh知道，受到的壓強為零，即它不受水的壓力作用；由橡皮膜形変程度表明了它的受力情況，所以，當M上下表面橡皮膜形変程度相同時，說明M上下表面受到水的壓力相等；再向C箱中加一定量的水，由于圖丁中下表面形變程度明顯大于上表面形變程度，所以下表面受到水的壓力大于上表面受到水的壓力，這就是浮力產生的真正原因；

（4）由（2）知道，小球受到的浮力為1.1N，所以，半個球受到的浮力是：F浮′=0.55N，由浮力產生的原因知道，F浮 ′=F向上 -F向下 ，即小球受到水向下的壓力是：F向下=F向上-F浮′=ρghS-0.55N=ρghπr2 -0.55N=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×（0.07m+0.03m）×3×（0.03m）2 -0.55N=2.15N。