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6
5
物体排开液体
的体积
(c)、(d)
4
液体的密度
大气压随高度的增加而减小
$0.79×10^{5}$
0
大气压还与气温、湿度等因素有关
$\rho_{水}(V_{2}-V_{1})$
$V_{3}-V_{1}$
$\frac{\rho_{水}(V_{2}-V_{1})}{V_{3}-V_{1}}$
解：物块的密度$ρ_{物}=\frac{m}{V}=\frac{200g}{400cm^{3}}=0.5g/cm^{3}＜ρ_{水}，$
所以物块静止后漂浮在水面上，
则$F_{浮}=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N。$

解：长颈鹿站立时对水平地面的压力：
$F=G=mg=2×10^{3}kg×10N/kg=2×10^{4}N，$
站立时的受力面积：
$S=4×250cm^{2}=1000cm^{2}=0.1m^{2}，$
对地面的压强：
$p=\frac{F}{S}=\frac{2×10^{4}N}{0.1m^{2}}=2×10^{5}Pa；$
奔跑时，脚与地面的接触面积减小，压力不变，根据$p=\frac{F}{S}$可知，压强变大。
【分析】
1. 第(1)问：圆柱体未浸入水中时，弹簧测力计的拉力与重力是一对平衡力，拉力大小等于重力，直接读取图(a)的示数即可得到重力。
2. 第(2)问：利用称重法测浮力的公式$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{拉}}$，找到圆柱体浸没在水中时弹簧测力计的示数，代入公式计算浮力。
3. 第(3)问：对比(b)、(c)两图，控制液体密度相同，分析物体排开液体体积的差异对浮力的影响，从而确定浮力的相关影响因素。
4. 第(4)问：要探究浸没后下沉过程中浮力的变化，需控制液体密度和排开液体体积不变，改变物体浸没深度，找到满足条件的实验图。
5. 第(5)问：根据图乙读取物体重力和浸没时的拉力，用称重法计算该液体中的浮力；对比水和该液体中的浮力差异，分析浮力的另一影响因素。
【解析】
(1) 由图(a)可知，圆柱体未浸入水中时，弹簧测力计的示数为$6\mathrm{N}$，此时弹簧测力计拉力与圆柱体重力平衡，故圆柱体的重力$G=6\mathrm{N}$。
(2) 由图(c)、(d)可知，圆柱体浸没在水中后，弹簧测力计的示数$F_{\mathrm{拉}}=1\mathrm{N}$，根据称重法测浮力：
$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{拉}}=6\mathrm{N}-1\mathrm{N}=5\mathrm{N}$
(3) 对比(b)、(c)两图，液体为同种液体（密度相同），物体排开液体的体积不同，弹簧测力计示数不同（即浮力不同），因此浸在同一种液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4) 探究圆柱体浸没在水中继续下沉时浮力是否变化，需保证物体浸没（排开液体体积、液体密度相同），改变浸没深度。图(c)、(d)中圆柱体均浸没在水中，下沉深度不同，但弹簧测力计示数相同，说明浮力不变，因此选$\boldsymbol{(c)、(d)}$。
(5) 由图乙可知，物体在空气中时弹簧测力计示数为$6\mathrm{N}$（即重力$G=6\mathrm{N}$），浸没在另一种液体中时弹簧测力计示数$F_{\mathrm{拉}}'=2\mathrm{N}$，则此时浮力：
$F_{\mathrm{浮}}'=G-F_{\mathrm{拉}}'=6\mathrm{N}-2\mathrm{N}=4\mathrm{N}$
对比在水和该液体中的浮力（$5\mathrm{N}$和$4\mathrm{N}$），物体排开液体体积相同，液体密度不同，浮力不同，说明浸在液体里的物体所受浮力大小还与液体的密度有关。
【答案】
(1) $\boldsymbol{6}$
(2) $\boldsymbol{5}$
(3) $\boldsymbol{物体排开液体的体积}$
(4) $\boldsymbol{(c)、(d)}$
(5) $\boldsymbol{4}$；$\boldsymbol{液体的密度}$
【知识点】
称重法测浮力；阿基米德原理；浮力影响因素
【点评】
本题通过实验探究浮力的影响因素，重点考查称重法的应用和控制变量法的理解，需结合实验现象和数据，分析变量与浮力的关系，是浮力实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 对于第(1)问，先观察表格中高度和大气压的对应数据，随着高度从0逐渐增加到2.0km，大气压的数值逐渐减小，由此可以总结出大气压随高度变化的大致趋势。
2. 第(2)问，直接从表格中查找高度为2km时对应的大气压数值即可；而大气层的边缘几乎没有空气，根据大气压的产生原理，此处大气压为0。
3. 第(3)问，结合生活经验和物理知识，思考除高度外影响大气压的因素，比如气温、湿度、天气状况等。
【解析】
(1) 分析表格数据：高度为0km时，大气压为$1.01×10^5\ \mathrm{Pa}$；高度为0.4km时，大气压为$0.97×10^5\ \mathrm{Pa}$；高度为0.8km时，大气压为$0.92×10^5\ \mathrm{Pa}$……随着高度的不断增加，大气压的数值持续减小，因此可得大气压随高度变化的大致关系为：大气压随高度的增加而减小。
(2) 从表格中实验序号⑤的数据可知，当高度为$2\ \mathrm{km}$时，大气压约为$0.79×10^5\ \mathrm{Pa}$；大气层的边缘没有空气，空气产生的压强为0，因此此处的大气压约为$0\ \mathrm{Pa}$。
(3) 根据物理知识和生活经验，除高度外，大气压还与气温、湿度、天气状况等因素有关（比如气温越高，空气密度越小，大气压越低；湿度越大，大气压通常越低）。
【答案】
(1) 大气压随高度的增加而减小
(2) $0.79×10^5$；$0$
(3) 大气压还与气温、湿度等因素有关（合理即可）
【知识点】
大气压与高度的关系；大气压的影响因素
【点评】
本题通过表格数据结合物理常识考查大气压的相关知识，既需要学生具备数据分析、总结规律的能力，也需要学生掌握大气压的产生原理及影响因素，题目紧密联系生活实际，注重对知识应用能力的考察。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题，我们可以分三步思考：
1. 求木块质量：步骤②中木块漂浮在水面上，此时木块受到的浮力等于自身重力，根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重力，由此可以推导出木块的重力，进而得到质量；
2. 求木块体积：步骤③中木块被完全浸没，此时木块的体积等于它排开水的体积，用此时的总体积减去初始水的体积即可得到；
3. 求木块密度：根据密度公式，用木块的质量除以体积就能得到密度。
【解析】
1. 推导木块的质量：
当木块漂浮在水面上时（步骤②），木块处于平衡状态，受到的浮力等于自身重力，即 $F_{\mathrm{浮}} = G_{\mathrm{木}}$。
根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重力：$F_{\mathrm{浮}} = G_{\mathrm{排}} = \rho_{\mathrm{水}}g(V_{2}-V_{1})$。
因此 $G_{\mathrm{木}} = \rho_{\mathrm{水}}g(V_{2}-V_{1})$，由 $G=mg$ 可得木块的质量：
$m = \frac{G_{\mathrm{木}}}{g} = \frac{\rho_{\mathrm{水}}g(V_{2}-V_{1})}{g} = \rho_{\mathrm{水}}(V_{2}-V_{1})$。
2. 推导木块的体积：
用细针按压木块使其完全浸没时（步骤③），木块的体积等于它排开水的体积，即木块的体积为完全浸没时水和木块的总体积减去初始水的体积：
$V = V_{3}-V_{1}$。
3. 推导木块的密度：
根据密度公式 $\rho = \frac{m}{V}$，将木块的质量和体积代入可得：
$\rho_{\mathrm{木}} = \frac{m}{V} = \frac{\rho_{\mathrm{水}}(V_{2}-V_{1})}{V_{3}-V_{1}}$。
【答案】
$\boldsymbol{\rho_{\mathrm{水}}(V_{2}-V_{1})}$；$\boldsymbol{V_{3}-V_{1}}$；$\boldsymbol{\frac{\rho_{\mathrm{水}}(V_{2}-V_{1})}{V_{3}-V_{1}}}$
【知识点】
漂浮条件应用；密度公式应用；排水法测体积
【点评】
本题通过排水法结合漂浮条件，巧妙测量不规则木块的密度，综合考查了浮力、密度的相关知识，需要学生理解漂浮时的受力平衡关系，以及排水法测体积的原理，注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决该问题，核心是先判断物块在水中静止后的状态，步骤如下：
1. 利用密度公式计算物块的密度；
2. 将物块密度与水的密度（$1\ \mathrm{g/cm^{3}}$）对比，判断物块的浮沉状态；
3. 根据对应状态的浮力规律计算浮力：若物块漂浮，浮力等于自身重力，再通过重力公式计算重力即可得到浮力大小。
【解析】
解：计算物块的密度：
$\rho_{物}=\frac{m}{V}=\frac{200\ \mathrm{g}}{400\ \mathrm{cm}^{3}}=0.5\ \mathrm{g/cm^{3}}$
已知水的密度$\rho_{水}=1\ \mathrm{g/cm^{3}}$，由于$\rho_{物}＜\rho_{水}$，因此物块静止后漂浮在水面上。
根据漂浮条件，漂浮时物体受到的浮力等于自身重力，即：
$F_{浮}=G=mg$
将$m=200\ \mathrm{g}=0.2\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$代入公式：
$F_{浮}=0.2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=2\ \mathrm{N}$
【答案】
$2\ \mathrm{N}$
【知识点】
密度的计算、物体浮沉条件、浮力的计算
【点评】
本题的关键是先通过密度对比判断物块的浮沉状态，若直接误用物块总体积代入阿基米德原理计算会得到错误结果，掌握物体浮沉条件是解决此类浮力问题的核心。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先，长颈鹿站立在水平地面上，对地面的压力等于它自身的重力，所以先利用重力公式$G=mg$计算出重力，即可得到压力；其次，长颈鹿站立时四只脚掌着地，需要将单只脚掌面积乘以4得到总受力面积，注意单位换算成平方米，再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$计算压强；最后分析奔跑时的情况，奔跑时压力仍等于重力不变，但接触地面的脚掌数量减少，受力面积变小，根据压强公式可知压强的变化情况。
【解析】
1. 计算站立时对水平地面的压力：
长颈鹿站立时对水平地面的压力等于其重力，即
$ F=G=mg=2×10^{3}\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=2×10^{4}\mathrm{N} $
2. 计算站立时的受力面积：
长颈鹿站立时四只脚掌着地，总受力面积
$ S=4×250\mathrm{cm}^{2}=1000\mathrm{cm}^{2}=0.1\mathrm{m}^{2} $
3. 计算对地面的压强：
根据压强公式$ p=\frac{F}{S} $，代入数据得
$ p=\frac{2×10^{4}\mathrm{N}}{0.1\mathrm{m}^{2}}=2×10^{5}\mathrm{Pa} $
4. 判断奔跑时压强的变化：
奔跑时，长颈鹿对地面的压力仍等于自身重力，压力不变，但脚与地面的接触面积减小，由$ p=\frac{F}{S} $可知，在压力$F$不变时，受力面积$S$减小，压强$p$变大。
【答案】
该长颈鹿站立时对水平地面的压力为$2×10^{4}\mathrm{N}$，压强为$2×10^{5}\mathrm{Pa}$；当长颈鹿奔跑时，它的脚对地面的压强变大。
【知识点】
压力与重力关系、压强的计算、压强影响因素
【点评】
本题是力学基础计算题，考查压力、压强的计算及压强大小的影响因素，解题关键是明确水平面上物体的压力等于自身重力，同时要注意站立时受力面积是四只脚掌的总面积，需准确进行单位换算。
【难度系数】
0.8
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