Question

如图，底面积为80cm²的圆筒形容器内装有适量的水，放在水平桌面上；底面积为60cm²。高为12cm 的实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下。小王要探究圆柱形物体A逐渐浸入圆筒形容器内的水中时（水没有溢出容器），弹簧测力计的示数F与圆柱形物体A下表面离水面的距离h的关系。（不计细线重，g取10N /k g）

（1）除图中的器材外，还需要的测量工具是_____________。

（2）小王从圆柱体接触水面至接触容器底之前，分别记下h和F，并将测量的结果填写在下面的表格中。

实验次序	1	2	3	4	5	6	7	8	9
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14	16
F/N	9.0	7.8	6.6	5.4	4.2	3.0	1.8	1.8

① 依据表中数据，在图的方格纸中画出F与h关系的图象。

（____________）

② 分析表中数据、观察图象，可以得出：在物体A没有浸没之前，当h增大时，弹簧测力计的示数________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；说明浮力的大小与___________有关。

③ 分析表中数据、观察图象，可以得出：在物体A浸没后，当增大h时，弹簧测力计的示数_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；说明浮力的大小与______________无关。

④ 从表格中可知：在做次序3的实验时，物体A受到的浮力为______________。

（3）物体A在容器内浸没后与未放入物体A前比较，水对容器底产生的压强增加了____ Pa。

Answer

刻度尺 见解析所示 减小 物体排开（浸入）液体的体积 不变 浸没深度 2.4 900Pa

【解析】

（1）该实验要探究物体A物浸入水中时，弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h的关系，所以除图中的弹簧测力计外，还需要刻度尺测量距离。

（2）① 分别描出（0，9）（2，7.8）（4，6.6）（6，5.4）（8，4.2）（10，3.0）（12，1.8）（14，1.8）各点，并用平滑的线条连接。如图

②物体浸入水中的深度增大，即物体排开（浸入）液体的体积增大。由图像及表中数据可知，在物体A没有浸没之前（浸入深度为12cm之前），当h增大时，弹簧测力计的示数减小；物体在逐渐下沉过程中，可看作是静止的，受到重力G、弹簧测力计的拉力F、浮力F浮三个力作用，所以G=F+F浮。由等式可知，物体重力不变，当拉力减小时，说明浮力在增大。即浮力的大小与物体排开（浸入）液体的体积有关。

③由图像及表中数据可知，在物体A浸没（浸入深度大于等于12cm）后，当h增大时，弹簧测力计的示数不变；由G=F+F浮可知，物体重力、拉力不变，则浮力也不变。说明浮力的大小与物体浸没在水中的深度无关。

④由图像及表中数据可知，物体重力G=9N，次序3的弹簧测力计示数F=6.6N，则物体所受浮力F浮=G-F=9N-6.6N=2.4N。

（3）由图像及表中数据可知，物体重力G=9N，浸没后弹簧测力计示数F=1.8N，则物体浸没后所受浮力F浮=G-F=9N-1.8N=7.2N；物体浸没后与未放入物体前相比，容器中总体积增加了，增加的体积△V=VA=V排=；因容器底面积S= 80cm2=0.008m2，所以物体浸没后容器中水面上升高度为△h===0.09m；所以物体A在容器内浸没后与未放入物体A前比较，水对容器底产生的压强增加量为△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa。