Question

【題目】小明同學(xué)在探究浮力的實(shí)驗(yàn)中:

（1）如圖甲所示，把半徑為3cm、密度均勻的實(shí)心小球A用組線掛在彈簧測(cè)力計(jì)上測(cè)得其重力為__N，他用手豎直向上輕輕托起小球,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將變_____。

（2）他又將小球A緩慢放人盛有適量水的燒杯中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸變小，說(shuō)明小球受浮力作用且浮力的方向是豎直向__，當(dāng)小球頂部距水面7cm時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為1.9N,如圖乙所示，小球受到的浮力大小是__N。

（3）為進(jìn).步研究浮力產(chǎn)生的原因，小明自制了薄壁實(shí)驗(yàn)箱,左右分別是柱形箱B和C，B箱下部有一圓孔與C箱相通，他將上下表面是橡皮膜的透明空心立方體M放在圓孔上緊密接觸，并向B箱中加入適量的水使M浸沒(méi)且沉在箱底,如圖丙所示�，F(xiàn)往C箱加水至與M下表面相平時(shí)，M下表面橡皮膜____（選填受到"或”不受”）水的壓力作用，繼續(xù)向C箱中加水至M上下表面橡皮膜形變程度相同時(shí)，則M上下表面受到水的壓力__（選填“相等”或“不相等”）；再向C箱中加一定量的水，M上下表面形變程度如圖丁所示，則下表面受到水的壓力___（選填“大于”“小于”或“等于”）上表面受到水的壓力。這就是浮力產(chǎn)生的真正原因。

（4）同組小斌同學(xué)根據(jù)第（2）小題中小球受到的浮力大小和第（3）小題探究浮力產(chǎn)生的原因巧妙地計(jì)算出圖乙中小球A受到水對(duì)它向下的壓力____N（圓面積公式：S=πr2，取π=3）

Answer 1

【答案】3.0 小 上 1.1 不受 相等 大于 2.15

【解析】

（1）由圖甲知道，彈簧測(cè)力計(jì)分度值為0.1N，示數(shù)為3.0N，所以，實(shí)心小球A的重力為3.0N；當(dāng)他用手豎直向上輕輕托起小球時(shí)，小球受到豎直向上的拉力和拖力及豎直向下的重力的作用，由力的平衡知道，此時(shí)拉力是：F=G-F托，所以，隨著托力變大時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)變��；

（2）將小球A緩慢放入盛有適量水的燒杯中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸變小，說(shuō)明此時(shí)物體受到與豎直向上輕輕托起小球的作用效果相同的力即浮力作用，由此說(shuō)明浮力的方向是豎直向上；由稱重法知道，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為1.9N時(shí)，小球受到的浮力是：F浮=G-F=3.0N-1.9N=1.1N；

（3）圖丙中，C箱加水至與M下表面相平時(shí)，由于M下表面橡皮膜與C箱中的水面相同，由p=ρgh知道，受到的壓強(qiáng)為零，即它不受水的壓力作用；由橡皮膜形変程度表明了它的受力情況，所以，當(dāng)M上下表面橡皮膜形変程度相同時(shí)，說(shuō)明M上下表面受到水的壓力相等；再向C箱中加一定量的水，由于圖丁中下表面形變程度明顯大于上表面形變程度，所以下表面受到水的壓力大于上表面受到水的壓力，這就是浮力產(chǎn)生的真正原因；

（4）由（2）知道，小球受到的浮力為1.1N，所以，半個(gè)球受到的浮力是：F浮′=0.55N，由浮力產(chǎn)生的原因知道，F浮 ′=F向上 -F向下 ，即小球受到水向下的壓力是：F向下=F向上-F浮′=ρghS-0.55N=ρghπr2 -0.55N=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×（0.07m+0.03m）×3×（0.03m）2 -0.55N=2.15N。