Question

（1）小明同學在“阿基米德原理”實驗過程中，做了如下實驗．

（a）在彈簧下端掛上小筒和金屬塊，記下彈簧伸長后指針位置O，如圖1A所示．
（b）溢水杯中裝滿水，把金屬塊全部浸入溢水杯的水中，用燒杯收集排開的水，彈簧縮短，如圖1B所示．
（c）把燒杯中的水全倒入小筒中，彈簧指針又恢復到原來位置O，如圖1C所示．B圖的彈簧比A圖的彈簧縮短了，說明金屬塊受到______的作用；C圖彈簧指針又恢復到位置O，說明______
（2）小明幫爺爺澆菜園．他從井中提水時發現盛滿水的桶露出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能與物體排開液體的體積有關．于是他找來一個金屬圓柱體、彈簧測力計和燒杯等器材進行了如圖2所示的探究．
（a）分析圖2中彈簧測力計示數的變化可知，物體排開液體的體積越大，所受的浮力______．
（b）實驗結束后，小明繪制了彈簧測力計對金屬圓柱體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的曲線，如圖3所示．（ρ_水=1.0×10³kg/m³，取g=10N/kg）
分析圖象可知：
①曲線______（選填“a”或“b”）描述的是金屬圓柱體所受浮力的變化情況．
②該金屬圓柱體所受的重力為______N，金屬圓柱體的密度為______kg/m³．

Answer 1

解：（1）由B圖可知，乙圖的彈簧比甲圖的彈簧縮短了，說明金屬塊受到了向上托的力，即金屬塊受到了浮力；
丙圖彈簧指針又恢復到位置O，說明金屬塊受到了浮力等于排開水所受的重力．
（2）（a）由圖知，隨著物體浸入水中體積的增大，彈簧測力計的示數逐漸減小，說明物體受到的浮力不斷增大；
（2）①圖象a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b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a；
②由圖象知，物體的重力為G=2.7N，所以質量為m===0.27kg
當物體完全浸沒時，受到的浮力為F_浮=1.0N，∵F_浮=ρ_水gV_排，
∴所以物體的體積為V=V_排===1.0×10^-4m³，
物體的密度為ρ===2.7×10³kg/m³；
故答案為：（1）浮力；物體受到浮力的大小等于物體排開水所受的重力．
（2）（a）越大；（b）①a；②2.7；2.7×10³．
分析：（1）B圖的彈簧比甲圖的彈簧縮短了，說明金屬塊受到了向上托的力，即浮力；根據實驗現象和結合阿基米德原理回答．
（2）（a）浸在液體中的物體受到液體的浮力，浮力大小等于重力與彈簧測力計的拉力之差，重力不變，浮力是否變化通過拉力是否變化得出；
（b）①讀懂圖象中物體受到的拉力（浮力）與所在水的深度的關系，就能做出正確的選擇；
②由圖象可知，當物體所在水的深度為h=0，也就是沒有與水接觸時，彈簧測力計的示數等于物體的重力；已知重力，可以得到物體的質量；當物體完全浸沒時，浮力的大小可以得到；已知浮力和水的密度，應用浮力公式的變形公式求出物體的體積；已知物體的質量和體積，然后應用密度公式求出金屬圓柱體的密度．
點評：（1）本題考查了學生對阿基米德原理的掌握和運用，考查了學生分析實驗現象得出結論的能力，屬于基礎題目．
（2）此題主要考查的是學生對浮力大小與物體排開液體的體積的關系的理解和掌握，讀懂圖象是解決此題的關鍵．