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晓雯学习了浮力知识后进一步思考:浮力是液体对物体向上的托力,而物体间力的作用是相互的,所以物体对液体一定有向下的压力。那么浮力的大小与物体对液体压力的大小有什么关系呢?
(1)晓雯利用烧杯、水、天平、金属圆柱体、细线和*簧测力计,进行了如下探究:
①在烧杯中盛适量水,用天平测出烧杯和水的总质量m1=136 g。
②用*簧测力计测出圆柱体的重力G=0.54 N。
③如图所示,将圆柱体部分没入水中,记下*簧测力计的示数F,则圆柱体所受水的浮力为 (用字母表示);保持圆柱体浸入水中的部分不变,向天平的右盘加上适量的砝码,使天平重新平衡。记下天平的读数m2,则圆柱体对水的压力为 (用字母表示)。
(2)下表为晓雯记录的实验数据:(表中h2>h1 ,g取10 N/kg)
圆柱体的位置 | 测力计的示数F/N | 天平重新平衡后天平的读数m2/g |
圆柱体部分浸入 | 0.44 | 146 |
圆柱体浸没深度h1 | 0.34 | 156 |
圆柱体浸没深度h2 | 0.34 | 156 |
通过分析表格中的数据,可以得出:浮力的大小 物体对液体压力的大小。你还可以得出什么结论?(写出一条即可) 。
【回答】
解析 (1)用测力计测出圆柱体的重力G=0.54 N,将圆柱体部分浸入水中,读出测力计的示数F,则圆柱体受到的浮力为F浮=G-F。由于力的作用是相互的,液体对圆柱体的浮力是竖直向上的,圆柱体对液体会产生竖直向下的压力,天平测出的两次示数之差为圆柱体排开水的质量,压力的大小等于圆柱体排开水的重力,即(m2-m1)g。(2)分析表中数据可知,当圆柱体部分浸入水中时,圆柱体受到的浮力F浮=G-F=0.54 N-0.44 N=0.1 N
而圆柱体对液体的压力
FN=(m2-0.136 kg)g
=(0.146 kg-0.136 kg)×10 N/kg=0.1 N
即浮力的大小等于物体对液体压力的大小。分析圆柱体浸没水中的数据,可得到相同的结论。分析表中的数据还发现:圆柱体浸没水中后,浮力的大小与浸没的深度无关。
* (1)G-F (m2-m1)g
(2)等于 浮力大小与浸没的深度无关
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