李静同学进行了如图所示的实验:她先测量出容器中水深为20cm,然后将一挂在弹簧测力计下的长方体物块缓慢地浸入水中(完全浸没时水不会溢出).实验过程中,她记下弹簧测力计的示数F,并测量出对应情况下容器中水的深度h,实验数据如下表:
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
F/N | 1.5 | 1.4 | 1.3 | 1.2 | 1.1 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
h/cm | 20.0 | 20.5 | 21.0 | 21.5 | 22.0 | 22.5 | 22.5 | 22.5 |
(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)在物块未浸入水中时,水对容器底部的压强为多少?
(2)在物块完全浸入水中时,其受到的浮力为多大?
(3)分析表中数据变化规律,你能得到什么结论?
见解析
解:(1)物块未浸入水中时,水对容器底部的压强:P=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)由表格中数据可知,第一次实验时,容器中水的深度为20cm,说明此时物块还没有浸入水中,则此时弹簧测力计的示数就是物块的重力,即G=1.5N;
由表格中数据可知,第6~8次实验中,容器中水的深度保持不变且此时弹簧测力计的示数最小并保持不变,所以可知此时物块已经完全浸入水中;
则物块完全浸入水中时,其受到的浮力为:F浮=G-F示=1.5N-1.0N=0.5N;
(3)由表格中数据可知,第2~6次实验中,容器中水的深度增加,表明物块排开水的体积在增大,随着物块排水体积的增大,弹簧测力计的示数在减小,这说明随着物块排水体积的增大,物块所受的浮力在增大;
由表格中数据可知,第6~8次实验中,容器中水的深度保持不变且弹簧测力计的示数保持不变,说明当物块完全浸入水中时,物块所受浮力大小与浸入的深度无关.
答:(1)物块未浸入水中时,水对容器底部的压强为2×103Pa.
(2)物块完全浸入水中时,其受到的浮力为0.5N.
(3)物块所受浮力大小随排开液体体积的增大而增大;当物块完全浸入水中时,物块所受浮力大小与浸入的深度无关.