Question

（2013?海珠區一模）小皓利用圖的器材進行“探究浮力的大小跟物體浸入液體的深度是否有關？”的實驗．

小皓用彈簧測力計測出物塊重

2

N（如圖丙所示），并把它慢慢放入水中．根據測力計的實驗數據，他繪制了彈簧測力計對物塊的拉力和物塊所受浮力隨浸入水深度變化的圖象（如圖乙所示）．
曉晴分析圖象可知：圖象

b

（選填：“a”或“b”）是描述物塊所受浮力隨浸入水中深度的變化圖象．
（1）根據圖乙的圖象信息，請寫出：
①圖丙測力計示數是

F₁

（選填：“F₁”、“F₂”和“F₃”）的大小；
②F₁、F₂和F₃這三個力大小之間的關系是：

F₁=F₂+F₃

．
（2）水的密度用ρ_水表示，利用所測物理量的符號，得到實心物塊密度的表達式為：ρ_物=

F1

F2

×ρ_水

．
（3）根據圖象分析，本次實驗的結論是：

物體浸沒前，深度越深，浮力越大；物體浸沒后，浮力與深度無關

．

Answer 1

分析：（1）弄清楚彈簧測力計的分度值和量程，再根據指針所指示刻度來讀數；物塊在完全浸沒前，物塊排開水的體積隨浸入水深度的增大而增大，根據公式F_浮=ρ_水gV_排分析浮力變化；物塊在完全浸沒后，物塊排開水的體積不再改變，所以浮力不再變化；
（2）讀懂圖象中物體受到的拉力（浮力）與所在水的深度的關系，就能得出正確的答案；
（3）測量鐵塊密度的基本原理是ρ=

m

V

．利用彈簧測力計可以得到鐵塊的重力，利用m=

G

g

得到質量；鐵塊可以浸沒在水中，由圖象知道鐵塊受到的浮力，利用公式V_排=

F浮

ρ水g

得到鐵塊浸入水中的體積，也就是鐵塊的體積．
（4）讀懂圖象中物體受到的浮力與所在水的深度的關系，就能得出正確的結論．

解答：解：由圖丙知，彈簧測力計的分度值為0.5N，所以物體的重力為G=2N；
圖乙中，圖象b表示的是隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的浮力開始越來越大，最后保持不變；圖象a表示的是隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的拉力開始越來越小，最后保持不變．所以描述浮力與深度關系的是b；
（1）①圖乙中，圖象a表示的是隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的拉力越來越小，在沒有浸入水中時，彈簧測力計的示數即為圖中F₁的大小（物體的重力）；
②圖象a中的F₃表示物體全部浸沒后彈簧測力計的拉力；圖象b中的F₂表示物體全部浸沒后，物體所受的浮力；又知道物體全部浸沒后受到三個力的作用，向下的重力和向上的浮力、拉力，此時物體處于靜止狀態，受的是平衡力，即重力等于浮力加拉力，所以F₁=F₂+F₃；
（2）物體的質量m=

G

g

=

F1

g

，
當物體完全浸沒時，受到的浮力為F_浮=F₂，
∵F_浮=ρ_水gV_排
∴物體的體積V=V_排=

F浮

ρ水g

=

F2

ρ水g

，
物體的密度：ρ_物=

m

V

=

F1 g

F2 ρ水g

=

F1

g

×

ρ水g

F2

=

F1

F2

×ρ_水；
（3）根據圖象可知，物塊在完全浸沒前，物塊排開水的體積隨浸入水深度的增大而增大，根據公式F_浮=ρ_水gV_排可知浮力逐漸變大；物塊在完全浸沒后，物塊排開水的體積不再改變，所以浮力不再變化．
故答案為：2；b；（1）①F₁；②F₁=F₂+F₃；（2）

F1

F2

×ρ_水；（3）物體浸沒前，深度越深，浮力越大；物體浸沒后，浮力與深度無關．

點評：物體受到的浮力與排開液體的體積大小有關，與所處的深度無關．當物體接觸液面不斷向下過程中，不要只注意深度的增大，排開液體的體積也是增大的，這才是浮力增大的根本原因．