某小组同学用如图所示装置，研究圆柱体在水中下降的过程中*簧测力计示数和台秤示数的变化情况。他们使圆柱体在水中缓...

问题详情：

某小组同学用如图所示装置，研究圆柱体在水中下降的过程中*簧测力计示数和台秤示数的变化情况。他们使圆柱体在水中缓慢下降，将圆柱体下表面到水面的距离h、*簧测力计的示数F1、台秤的示数F2记录在下表中。

①分析比较实验序号1～4的数据中F1、F2的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：圆柱体在浸入水的过程中，F1　   　，F2　   　；

②表中实验序号　   　的数据表明，圆柱体在相应的位置已全部浸没在水中；

③表中两组数据间F1变化量的大小为△F1，相应的F2变化量的大小为△F2，分析比较实验序号1～6的数据，可得出的结论是：圆柱体在水中缓慢下降的过程中，△F1与△F2的关系是　   　。当圆柱体处于实验序号6的位置时，所受浮力的大小为　   　牛。

【回答】

①减小；增大； ②5、6；③△F1＝△F2；1.5。

【分析】①分析比较表中实验序号1～4的数据可知F1与F2的变化；

②圆柱体全部浸没在水中时，V排＝V物，根据F浮＝ρ液gV排可知浮力不变，则*簧测力计的示数不变；

③分析比较实验序号1～6的数据，可得出的结论；

取序号3、4两次实验，可得*簧测力计F1的变化量，则可得圆柱体在这两次实验中受到浮力的变化量，

设圆柱体的底面积为S，圆柱体下降的深度变化量为△h＝4.0cm﹣3.0cm＝1cm＝0.01m

由阿基米德原理可求得圆柱体的底面积S，由阿基米德原理F浮＝ρ液gV排＝ρ液gSh算出浮力，此时物体继续下降，但是受到的浮力不变。

【解答】解：①分析比较表中实验序号1～4的数据可知，随着圆柱体下降的深度越深，*簧测力计的示数F1越来越小，台秤的示数F2越来越大，因此可得初步结论：圆柱体在浸入水的过程中，F1减小，F2增大。

②由表可以看出，在序号5、6两次实验中，*簧测力计的示数F1不变、台秤的示数F2也不变，说明圆柱体受到的浮力不变，根据F浮＝ρ液gV排可知，物体排开水的体积不变，则说明物体已全部浸没在水中。

③由表中的实验数据可得，任意两次实验中F1的减小量等于对应F2的增加量，在5、6两次实验中F1没有发生改变，F2也没有发生改变，因此可得出的结论是：圆柱体在水中缓慢下降的过程中，△F1＝△F2。

取序号3、4两次实验，可得*簧测力计F1的变化量为△F1＝7.1N﹣6.8N＝0.3N

则可得圆柱体在这两次实验中受到浮力的变化量为△F浮＝△F1＝0.3N

圆柱体的底面积为S，圆柱体下降的深度变化量为△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，当物体下降的深度为5cm时，物体已经完全浸没在水中，则有V排＝V＝Sh

圆柱体所受到的浮力为：

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

此时物体继续下降，但是受到的浮力不变，因此当圆柱体处于实验序号6的位置时，圆柱体受到的浮力为1.5N。

【点评】此题主要考查的是学生对实验数据的处理能力和根据实验数据总结归纳出实验结论的能力，对学生的能力要求较高。

知识点：阿基米德原理

题型：实验,探究题