Question

【題目】小冉在探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，用到如下器材：分度值為0.1N的彈簧測力計(jì)，底面積為5cm2、高度為6cm的實(shí)心圓柱體銅塊，相同的大燒杯若干，水，密度未知的某種液體，細(xì)線等．
（1）小冉進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：A步驟所示彈簧測力計(jì)的示數(shù)為N；用彈簧測力計(jì)掛著銅塊緩慢地浸入液體中不同深度，步驟如圖B、C、D、E、F所示（液體均未溢出），并將其示數(shù)記錄在表中：

實(shí)驗(yàn)步驟	B	C	D	E	F
彈簧測力計(jì)示數(shù)/N	2.6	2.5	2.4	2.4	2.3

（2）在實(shí)驗(yàn)步驟B中銅塊所受浮力F浮=N．
（3）分析實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D，可以說明浮力大小跟有關(guān)；分析實(shí)驗(yàn)步驟A、E、F，可以說明浮力大小跟有關(guān)．
（4）小冉用表格中的數(shù)據(jù)算出了某種液體的密度是kg/m3（結(jié)果保留一位小數(shù)），還算出了步驟B中銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)是Pa，并發(fā)現(xiàn)步驟B、C、D中銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)隨著深度的增加逐漸（選填“增大”或“減小”）．
（5）小冉在步驟B的基礎(chǔ)上繼續(xù)探究：保持銅塊下表面所處的位置不變，把彈簧測力計(jì)的拉環(huán)固定在鐵架臺上，緩慢向燒杯內(nèi)加水，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)逐漸（選填“增大”或“減小”）；當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒時(shí)（水未溢出），燒杯底部受到水的壓強(qiáng)增加了Pa．（已知在一定范圍內(nèi)，彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長度就縮短0.1cm）

Answer 1

【答案】
（1）2.7
（2）0.1
（3）排開液體的體積；液體的密度
（4）1.3×103；200；增大
（5）減小；420
【解析】解：（1）測力計(jì)的分度值為0.1N，由指針位置可知，A步驟所示彈簧測力計(jì)的示數(shù)為2.7N；（2）由表格數(shù)據(jù)可知，在實(shí)驗(yàn)步驟B中拉力為2.6N，則步驟B中銅塊所受浮力F浮=G﹣F拉=2.7N﹣2.6N=0.1N， 由A、B、C、D所示實(shí)驗(yàn)可知物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大，由此可知：浸在同種液體中的物體所受浮力大小跟物體排開液體的體積有關(guān)．
由A、E、F，實(shí)驗(yàn)可知，物體排開液體體積相同而液體密度不同，物體受到的浮力不同，這說明物體排開相同體積的液體時(shí)，所受浮力大小根液體密度有關(guān)．（3）V=5cm2×6cm=30cm3=3×10﹣5m3 ， 浸沒時(shí)，V排=V，
在F圖中，F(xiàn)浮′=G﹣F′拉=2.7N﹣2.3N=0.4N，
由F浮=ρ液gV排可得：
ρ液= = ≈1.3×103kg/m3
由浮力產(chǎn)生的原因可知，驟B中銅塊下表面受到水的壓力F=F浮=0.1N．
下表面受到水的壓強(qiáng)p= = =200Pa，
由B、C、D中數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)拉逐漸減小，根據(jù)F浮=G﹣F拉可知，浮力增大，即下表面受到水的壓力增大，受力面積不變，由p= 可知，p逐漸增大，即銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)隨著深度的增加逐漸增大；（5）緩慢向燒杯內(nèi)加水，排開水的體積增大，根據(jù)F浮=G﹣F拉可知，彈簧測力計(jì)的示數(shù)逐漸減小；
由F浮=ρ液gV排可得：
V排= = =1×10﹣5m3 ，
此時(shí)銅塊浸入水的深度：
h1= = =0.02m=2cm，
由此當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒時(shí)（水未溢出），所加水的深度，h=6cm﹣2cm=4cm=0.04m，
燒杯底部受到水的壓強(qiáng)增加了p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa，
但由于在一定范圍內(nèi)，彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長度就縮短0.1cm，因此
當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒時(shí)（水未溢出），此時(shí)拉力減小0.2N，則彈簧的長度縮短0.2cm=0.002m，因此還應(yīng)該倒入0.002m高度的水，
故p2=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.002m=20Pa，
因此燒杯底部受到水的壓強(qiáng)增加值△p=p1+p2=400Pa+20Pa=420Pa．
故答案為：（1）2.7；（2）0.1；（3）排開液體的體積；液體的密度；（4）1.3×103；200；增大；（5）減小；420．
（1）首先看清測力計(jì)的分度值，然后再讀數(shù)；（2）根據(jù)F浮=G﹣F拉可求得浮力；（3）應(yīng)用控制變量法分析圖示實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析答題，然后得出結(jié)論；（4）已知圓柱體銅塊的底面積和高，可求得其體積，浸沒時(shí)，V排=V，根據(jù)F浮=G﹣F拉可求得浮力，再利用F浮=ρ液gV排可求得液體的密度；
由浮力產(chǎn)生的原因可知，步驟B中銅塊下表面受到水的壓力，然后利用p= 可求得下表面受到水的壓強(qiáng)；根據(jù)B、C、D中數(shù)據(jù)分析下表面受到水的壓強(qiáng)隨著深度的增加是如何變化的．（5）根據(jù)F浮=G﹣F拉可判斷彈簧測力計(jì)的示數(shù)變化，然后利用F浮=ρ液gV排求得在B步驟時(shí)排開水的體積，由h= 可知此時(shí)浸入水的深度，由此當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒時(shí)（水未溢出），所加水的深度，再利用p=ρgh求得燒杯底部受到水的壓強(qiáng)增加值．