中考壓強浮力實驗探究這樣考太絕了

（2019湖北孝感）如圖所示，有一柱狀的薄透明玻璃容器（在它的外面有表示高度的刻度紙）和一底面積是20cm2，高8cm並刻有高度的圓柱體（密度大於水的密度，用細線繫著）。某實驗小組利用這兩個器材探究：當物體浸入柱狀容器的水中時，水對容器底增大的壓強與水對物體的浮力之間有什麼關係。

他們先往容器中加水至10。00cm刻度處（圖中已標出）再用細線吊圓柱體，讓圓柱體浸入水中的深度h先後是：2。00cm，4。00cm，6。00cm，8。00cm，讀出容器底到水面對應增加深度△h，利用阿基米德原理公式和液體壓強公式分別計算出對應的浮力F浮和水對容器底增加的壓強△p，結果如下表

（1）分析表中資料可知，當圓柱體浸入柱狀容器的水中時，水對容器底增大的壓強與水對物體的浮力成

，如果物體浸沒後繼續增大它在水中的深度，F浮和△p都

（選填“增大”或“不變”或“減小”）；

（2）同學們又從另一個角度討論了這種關係的成因：當物體浸入水中時，水對物體施加了豎直向上的浮力，由於

物體對水也會施加大小相等的豎直向下的壓力，使容器底部增大的壓力大小為F浮（柱狀容器底面積為S），那麼△p=

（用所給物理量字母表示）

（3）根據本次實驗資料，計算出容器底面積S=

cm2，圓柱體浸沒在水中時，水面所對刻度是

cm。

解析 由表格中的資料分析可得：

△p/F浮= 100/0。4=200/0。8=300/1。2=400/1。6=250 △p=250F浮 ，所以水對容器底增大的壓強與水對物體的浮力成正比，如果物體浸沒後繼續增大它在水中的深度，物體排開水的體積沒有變化，水的密度沒有變化，所以浮力 F浮 不變。水的深度變化量不變，水的密度不變，所以△p=ρg△h不變。

（2）當物體浸入水中時，水對物體施加了豎直向上的浮力，由於物體間力的作用是相互的是，物體對水也會施加大小相等的豎直向下的壓力，使容器底部增大的壓力大小為F浮，所以△p=F浮/S 。

（3）當浮力是0。4N，△p=100Pa時，因為△p= F浮/S 所以100Pa=0。4/S，解之得：S=4×10-3m2=40cm2

當圓柱體完全浸沒時，圓柱體排開物體的體積等於圓柱體的體積，當圓柱體浸沒時，水面上升的高度：△h=V圓柱/S容器=20cm2×8cm/40cm2=4cm

所以水面到達的刻度h=h0+△h=10cm+4cm=14cm

小結；柱形容器中盛有液體，將一物塊浸入液體中時，容器底部增大的壓力等於物塊所受的浮力，即F=F浮，容器底部增大的壓強等於物塊所受的浮力與容器底面積的比，即△p= F浮/S容

練習

（2012河北）33．小明用天平、細繩、燒杯和水（

ρ

水=1。0 g/cm3 ）測定某工藝品（實心）的密度。

（1）實驗過程如下：

①往燒杯中倒入適量的水，用調節好的天平測出燒杯和水的總質量為200 g。

②用繩將工藝品拴好並浸沒在水中（如圖16所示），在右盤中增加砝碼並移動遊碼，當天平平衡後，得出質量為208 g，則工藝品的體積為

cm3。

③從燒杯中取出工藝品，用天平測量其質量，當天平平衡後，右盤中砝碼和遊碼的位置如圖17所示，工藝品的質量為

g。

④工藝品的密度為

ρ

=

g/cm3。

（2）小明測量的工藝品密度比真實值

（選填“偏大”或“偏小”），是由於_____________________________________。

（3）被測工藝品是由下表中的某種金屬製成的。這種金屬在生產和生活中有著廣泛的應用，如

（舉一例）。

答案 （1）② 8 ③64 ④8

（2）偏大 工藝品從燒杯中取出時沾有水，使測量的質量偏大

（3）鐵鍋