题文

小明帮爷爷浇菜园。他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多，提桶的力就越大。由此他猜想：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如下图所示的探究。 （1）分析上图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力               。 （2）实验结束后，小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线，如右图所示。（ρ水=1.0×103kg/m3，取g=10N/kg）分析图象可知： ①曲线             （选填“a”或“b”）描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。 ②该金属圆柱体所受的重力为      N，金属圆柱体的密度为            kg/m3。

题型：实验题  难度：中档

答案

（1）越大   （2）a     2.7    2.7×103

试题分析：浸在液体中的物体受到的浮力跟液体的密度和排开液体的体积有关。分析上图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力越大。曲线             a描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。曲线b描述的是金属圆柱体所受拉力的变化情况。测力计的示数最大时的示数是物体的重力，即为2.7N;金属块全部进入水中后的示数是1.7N，所以此时的受到的最大浮力是1N；根据阿基米德原理可以计算金属块的体积是；金属圆柱体的质量是；金属圆柱体的密度为； 点评：在此题中注意，金属块浸入水中的体积越大，浮力越大，测力计的示数越小。金属块全部浸入水中后，排开水的体积就是金属块的体积。

据专家权威分析，试题“小明帮爷爷浇菜园。他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多，..”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=2×10³Pa；物体上表面受到的压力：F_上=p_上S =2×10³Pa×0．01m²=20N；物体下表面受到的压强为：．物体下表面受到的压力：0．01m。=30N。
  物体受到的浮力：。
  
  答案:3×10³  10