某小組同學用如圖所示裝置，研究圓柱體在水中下降的過程中*簧測力計示數和檯秤示數的變化情況。他們使圓柱體在水中緩...

問題詳情：

某小組同學用如圖所示裝置，研究圓柱體在水中下降的過程中*簧測力計示數和檯秤示數的變化情況。他們使圓柱體在水中緩慢下降，將圓柱體下表面到水面的距離h、*簧測力計的示數F1、檯秤的示數F2記錄在下表中。

①分析比較實驗序號1～4的資料中F1、F2的變化情況及相關條件，可得出的初步結論是：圓柱體在浸入水的過程中，F1　   　，F2　   　；

②表中實驗序號　   　的資料表明，圓柱體在相應的位置已全部浸沒在水中；

③表中兩組資料間F1變化量的大小為△F1，相應的F2變化量的大小為△F2，分析比較實驗序號1～6的資料，可得出的結論是：圓柱體在水中緩慢下降的過程中，△F1與△F2的關係是　   　。當圓柱體處於實驗序號6的位置時，所受浮力的大小為　   　牛。

【回答】

①減小；增大； ②5、6；③△F1＝△F2；1.5。

【分析】①分析比較表中實驗序號1～4的資料可知F1與F2的變化；

②圓柱體全部浸沒在水中時，V排＝V物，根據F浮＝ρ液gV排可知浮力不變，則*簧測力計的示數不變；

③分析比較實驗序號1～6的資料，可得出的結論；

取序號3、4兩次實驗，可得*簧測力計F1的變化量，則可得圓柱體在這兩次實驗中受到浮力的變化量，

設圓柱體的底面積為S，圓柱體下降的深度變化量為△h＝4.0cm﹣3.0cm＝1cm＝0.01m

由阿基米德原理可求得圓柱體的底面積S，由阿基米德原理F浮＝ρ液gV排＝ρ液gSh算出浮力，此時物體繼續下降，但是受到的浮力不變。

【解答】解：①分析比較表中實驗序號1～4的資料可知，隨著圓柱體下降的深度越深，*簧測力計的示數F1越來越小，檯秤的示數F2越來越大，因此可得初步結論：圓柱體在浸入水的過程中，F1減小，F2增大。

②由表可以看出，在序號5、6兩次實驗中，*簧測力計的示數F1不變、檯秤的示數F2也不變，說明圓柱體受到的浮力不變，根據F浮＝ρ液gV排可知，物體排開水的體積不變，則說明物體已全部浸沒在水中。

③由表中的實驗資料可得，任意兩次實驗中F1的減小量等於對應F2的增加量，在5、6兩次實驗中F1沒有發生改變，F2也沒有發生改變，因此可得出的結論是：圓柱體在水中緩慢下降的過程中，△F1＝△F2。

取序號3、4兩次實驗，可得*簧測力計F1的變化量為△F1＝7.1N﹣6.8N＝0.3N

則可得圓柱體在這兩次實驗中受到浮力的變化量為△F浮＝△F1＝0.3N

圓柱體的底面積為S，圓柱體下降的深度變化量為△h＝4.0cm﹣3.0cm＝1cm＝0.01m

由阿基米德原理可得：

△F浮＝ρ液g△V排＝ρ液gS△h＝1.0×103kg/m3×10N/kg×S×0.01m＝0.3N，

解得：S＝0.003m2；

由表格可知，當物體下降的深度為5cm時，物體已經完全浸沒在水中，則有V排＝V＝Sh

圓柱體所受到的浮力為：

F浮＝ρ液gV排＝ρ液gSh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m2×0.5m＝1.5N，

此時物體繼續下降，但是受到的浮力不變，因此當圓柱體處於實驗序號6的位置時，圓柱體受到的浮力為1.5N。

【點評】此題主要考查的是學生對實驗資料的處理能力和根據實驗資料總結歸納出實驗結論的能力，對學生的能力要求較高。

知識點：阿基米德原理

題型：實驗,探究題