题文

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，直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止，如图14-17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变化的图像。求： （1）分析图像可知，圆柱体重力是________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）分析图像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）分析图像CD段，可得结论：__________________________________________。

题型：实验题  难度：中档

答案

答案：（1）12    （2）8    （3）8×10－4    （4）1.5×103    （5）大 （6）结论：浮力大小跟物体的浸没深度无关

考点： 专题：压轴题． 分析：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，物体还没浸入水中，由二力平衡知物重； （2）分析图象CD段，物体全部浸没水中，对物体受力分析（如下图所示）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）设想情景，分析BC段，为物体慢慢浸入液体，至到浸没的过程，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． 解答：解：（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， 根据平衡关系可知，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 V物=V排=8×10-4m3 （4）物体的质量m==1.2kg，ρ物==1.5× 103kg/m3=1.5×103g/dm3 （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）12N；（2）8N；（3）8×10-4m3；（4）1.5×103g/dm3；（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． 点评：本题用到的知识点有重力、质量、密度、单位换算、二力平衡、受力分析、阿基米德原理等，考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力，难度较大．

据专家权威分析，试题“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，..”主要考查你对  浮力产生的原因  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

浮力产生的原因

考点名称：浮力产生的原因

• 浮力产生的原因:
       浮力是由于周围液体对物体上、下表面的作用存在压力差而产生的。如图所示，浸没在液体中的立方体，左右两侧面，前后两侧面所受水的压力大小相等，方向相反，彼此平衡。而上、下两表面处的液体中不同深度，所受到的液体的压强不同，因受力面积相等，所以压力不相等。下表面所受到的竖直向上的压力大于上表面所受到的竖直向下的压力，因而产生了浮力，所以浮力的方向总是竖直向上的，即F_浮=F_向上一F_向下。
  

• 对浮力产生原因的说明：
  (1)当物体上表面露出液面时，F_向下=0，则F_浮=F_向上。如：物体漂浮时，受到的浮力等于液体对它向上的压力。
  (2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如：桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合，水对它向上的压力F_向上=0，故物体不受浮力作用。可见产生浮力的必要条件是：F_浮=F_向上—F_向下>0，即F_向上>F_向下。当F_向上=0或F_向上≤F_向下时，物体不受浮力作用。
  (3)同一物体浸没在液体的不同深度，所受的压力差不变，浮力不变。
  (4)浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力。因此，在分析物体的受力情况时，浮力和液体的压力不能同时考虑。

  对“压力差法”的理解：
     根据浮力产生的原因，物体浸在液体中受到的浮力等于物体受到的液体向上和向下的压力差，即F_浮= F_下一F_上（F_下表示物体下表面受到的液体向上的压力， F_上表示物体上表面受到的液体向下的压力)。此方法多用于求解形状规则的物体受到的浮力。
  例一个边长为10cm的正方体浸没在水中，下表面距水面30cm，物体下表面受到水的压强是____Pa，物体受到的浮力是___N。(g取10N／kg)
  
  解析:边长为10cm的正方体的一个面的面积为S =0.01m²，上表面距水面的距离：h=0.3m—0.lm=0.2m。上表面受到的压强为： 0．2Pa=2×10