Question

小翔同學(xué)在一次從淺水走入深水的過程中，注意到人有一種慢慢漂起來的感覺．為此，他猜想浮力的大小可能與物體浸入液體中的深度有關(guān)．
【設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
將一掛在彈簧測力計(jì)下的圓柱型金屬體（高度為10cm）緩慢浸入水中（水足夠深），從圓柱體接觸水面至接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的深度h和彈簧測力計(jì)的示數(shù)F．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表．

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm		2	4	6	8	10	12	14
F/N	4.75	4.25	3.75	3.25	2.75	2.25	2.25	2.25
F浮/N		0.50	1.00	1.50

【分析與論證】
（1）請(qǐng)將后4次實(shí)驗(yàn)計(jì)算出的浮力填入表格．
（2）依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中畫出浮力F_浮與深度h關(guān)系的圖象；通過對(duì)圖象的分析，你得到的結(jié)論是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）對(duì)金屬圓柱體進(jìn)行受力分析，根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由平衡條件求出金屬圓柱體受到的浮力．
（2）用描點(diǎn)法作圖，先根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作圖；分析作出的F_浮-h圖象，看浮力與h的關(guān)系，然后得出結(jié)論．
解答：解：（1）在豎直方向上，圓柱形金屬體受豎直向上的浮力F_浮，彈簧秤豎直向上的拉力F，豎直向下的重力G，
處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力的合力為零，即F_浮+F-G=0，浮力F_浮=G-F，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：第一次實(shí)驗(yàn)浮力為零，
則金屬圓柱體中立了G=F₁=4.75N，F(xiàn)_浮5=G₅-F₅=4.75N-2.75N=2.00N，F(xiàn)_浮6=G₆-F₆=4.75N-2.25N=2.50N，
F_浮7=G₇-F₇=4.75N-2.25N=2.50N，F(xiàn)_浮8=G₈-F₈=4.75N-2.25N=2.50N，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm		2	4	6	8	10	12	14
F/N	4.75	4.25	3.75	3.25	2.75	2.25	2.25	2.25
F浮/N		0.50	1.00	1.50	2.00	2.50	2.50	2.50

（2）先根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，然后根據(jù)所描點(diǎn)連線作圖，圖象如下圖所示．

由F_浮-h圖象可知：
金屬圓柱體沒有完全浸入水中前，隨著金屬圓柱體排開液體體積的不斷增加，浮力的大小也不斷增加，并且呈正比例函數(shù)圖象；當(dāng)金屬圓柱體全部浸沒在水中后，隨金屬圓柱體浸沒在水中的深度不斷增加，金屬圓柱體受到的浮力大小不變，物體所受浮力的大小與物體浸沒在水中的深度無關(guān)；由此可以得出如下結(jié)論：
①浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
②在同種液體中，物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積成正比．
③浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)．
故答案為：（1）如上表所示；（2）圖象如上圖所示；實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)．②在同種液體中，物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積成正比．③浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)．
點(diǎn)評(píng)：這是一道實(shí)驗(yàn)探究題，要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力，在學(xué)習(xí)過程中要多分析多總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法．