Question

学习了浮力有关知识后，同学们都已经知道：浮力跟物体所浸在的液体密度、排开液体的体积有关．但王丽总感到：浮力大小应与物体所在液体的深度有关，并猜想：“深度越深，浮力越大”．于是做了如下实验：她在弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱体底面接近烧杯底部接触为止，如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象．
（1）分析图象可知，圆柱体的重力是______N；
（2）圆柱体浸没在水中时，受到的浮力是______N；
（3）圆柱体的体积是______m³；
（4）圆柱体的密度是______kg/m³；
（5）分析图象BC段，可得结论：物体浸没液体之前，浸入液体的深度越深，受到的浮力越______（选填“大”或“小”）；
（6）分析图象CD段，可得结论：______．

Answer

由题知，物体缓慢下落，整个过程中物体受力平衡，图象反映的是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h的变化关系：
（1）分析图象AB段，物体还未浸入水中，由二力平衡知此时弹簧对圆柱体的拉力即为物重；
（2）分析图象CD段，物体全部浸没水中，对物体受力分析（如右图所示）求其受到的浮力；
（3）由阿基米德原理求出V排，V物=V排；
（4）由公式G=mg求出质量，再由ρ=求出物体的密度；
（5）分析BC段，为物体慢慢浸入液体、直到浸没的过程，弹簧测力计的读数逐渐变小，由图知浮力的变化；
（6）CD段表明物体全部浸没液体中，测力计的读数不变，说明了浮力不再变化．
【解析】
（1）由图象可知，当h=0时，弹簧测力计示数为12N，
此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知，G=F拉=12N．
（2）从h=7cm开始，弹簧测力计示数不变，说明此时圆柱体已经浸没在水中，对圆柱体受力分析可知，
F浮=G-F拉=12N-4N=8N．
（3）由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得：
V排===8×10-4m3，
∵物体是全部浸没，
∴V物=V排=8×10-4m3，
（4）由公式G=mg可求出物体的质量，
m===1.2kg，
ρ物===1.5×103kg/m3；
（5）分析图象BC段，物体在液体中的深度逐渐增加，测力计读数在减小，
说明物体在慢慢浸入水中，V排在逐渐增大，物体受到的浮力也在逐渐增大．
（6）分析图象CD段，深度在增加，而测力计的读数不变，
说明物体全部浸没水中，V排不变，浮力不变．
故答案为：
（1）12；（2）8；（3）8×10-4；（4）1.5×103；（5）大；
（6）物体浸没到液体中后，浮力大小不变或者说物体浸没到液体中后，物体所受的浮力与物体浸入的深度无关．