精練8浮力實(shí)驗(yàn)探究(原卷版+解析)_第1頁
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文檔簡介

精練8浮力實(shí)驗(yàn)探究1.小金利用如圖所示的裝置驗(yàn)證阿基米德原理,回答下列問題(g取10N/kg):(1)小物體受到的浮力為牛。(2)若小金的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了阿基米德原理,則F4=牛。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,小物體的密度是千克/米3。(4)若實(shí)驗(yàn)前溢水杯中的水未裝滿,能否驗(yàn)證阿基米德原理,理由:。2.在“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”時(shí),小宇使用的是如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了彈簧測力計(jì)的示數(shù)F與物體A的下表面浸入水中的深度h的關(guān)系圖像(如圖乙),根據(jù)圖像回答下列問題:(1)物體A浸沒在水中后,所受的浮力為N,且保持不變,說明浸沒在水中的物體所受的浮力與它浸沒在水中的深度(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。(2)物體A的密度為kg/m3。(3)物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p與其浸入水中深度h的關(guān)系圖像應(yīng)該是丙圖中的。3.小常同學(xué)從課外資料中了解到,莊子曾提出:如果水積得不夠多,那么承載大船就沒有力量。也就是說浮力的大小一液體的多少有關(guān)。莊子的說法有道理嗎?(1)小常從實(shí)驗(yàn)室找來了燒杯、木塊(不吸水)、彈簧測力計(jì)等器材,研究浮力大小是否和水的多少有關(guān)。他先用了彈簧測力計(jì)測出木塊的重力(如圖甲).再將木塊放入燒杯內(nèi)的水中,木塊處于漂浮狀態(tài)(如圖乙).然后他(填操作),發(fā)現(xiàn)木塊仍然漂浮。經(jīng)分析可知,木塊兩次受到的浮力都為牛。從而得出木塊漂浮時(shí)浮力大小與水的多少無關(guān)。(2)小常進(jìn)一步開展了如圖丙實(shí)驗(yàn),往兩個(gè)相同的塑料盒A、B中個(gè)加入10牛的水,再將B盆放入A盆,B盆漂浮。這時(shí)B盆所受浮力:F?。紾B盆+10N>10N.繼續(xù)往B盆內(nèi)加30牛水,B盆仍漂浮。小常此實(shí)驗(yàn)的目的是。(3)小常繼續(xù)如下實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了一些微妙的關(guān)系,①在彈簧下端掛上小筒和金屬塊,機(jī)械彈簧伸長后指針位置,如圖A所示;②溢水杯中裝滿水,把金屬塊全部浸入溢水杯的水中,用燒杯收集排開的水,彈簧縮短,如圖B所示;③將燒杯的水全倒入小筒中,彈簧指針又恢復(fù)到原來位置0,如圖C所示。B圖的彈簧比A圖的彈簧縮短說明金屬塊受到浮力的作用;C圖彈簧指針又恢復(fù)到位置0,說明。4.如圖所示是小科自制的用來探究影響浮力大小因素的裝置:將彈簧和標(biāo)尺固定在支架上,用細(xì)線將一個(gè)金屬塊懸掛在彈簧下端,彈簧靜止時(shí)指針正對標(biāo)尺上的A位置(本裝置使用時(shí),彈簧未超過彈性限度)。(1)向杯中緩慢注水,從金屬塊底部接觸水面,到金屬塊剛好浸沒水中的過程中,指針由標(biāo)尺上的A位置慢上移至C位置,說明物體所受浮力的大小跟有關(guān),此過程中支架上O點(diǎn)所受拉力的最大變化量為△F1;繼續(xù)向杯中注水,指針(選填“上移”“不動”或“下移”)(2)為了探究金屬塊所受浮力的大小是否與液體的密度有關(guān),小科將水倒盡,向杯中緩慢注入某種液體(ρm≠ρ水),當(dāng)指針指在C位置時(shí),他的下一步操作是。(3)將液體倒盡,用等體積的塑料塊(ρ水<ρ塑料<ρ金屬)替換金屬塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。向杯中級慢注水,從塑料塊底部接觸水面,到塑料塊浸沒到水中的過程中,支架上O點(diǎn)所受拉力的最大變化量為△F2:,則△F1△F2(選填“>”“=”或“<”)。5.為了直觀驗(yàn)證阿基米德原理,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,把彈簧測力計(jì)上端固定在鐵架臺上,用粗鐵絲做一個(gè)框,掛在彈簧測力計(jì)掛鉤上。在粗鐵絲框上端懸吊一個(gè)金屬塊,下端放一小杯。在金屬塊的正下方,有一個(gè)溢水杯,溢水杯放置在鐵架臺的支架上,溢水杯跟金屬塊、粗鐵絲都不接觸。(1)平穩(wěn)緩慢地抬高溢水杯支架,使金屬塊完全浸沒入水中(如圖甲→乙→丙),在此過程中。彈簧測力計(jì)示數(shù):F甲F丙(選填“大于”、“等于”或“小于”)。(2)再平穩(wěn)緩慢地降低溢水杯支架,使金屬塊完全離開水面(如圖?。???梢杂?jì)算出圖丙中金屬塊所受到的浮力約為N,此時(shí)浮力的測量數(shù)值比真實(shí)數(shù)值將(選填“偏大”或“偏小”)。6.在學(xué)習(xí)了密度計(jì)的知識后,小金同學(xué)自制了一支密度計(jì),通過實(shí)驗(yàn)比較自制密度計(jì)與實(shí)驗(yàn)室用密度計(jì)的異同。他將兩支密度計(jì)A、B分別放入甲、乙兩種液體中,觀察到密度計(jì)靜止后的現(xiàn)象如圖(a)、(b)、(c)和(d)所示。(兩支密度計(jì)的重力相同)(1)觀察比較圖(a)、(b)可以判斷:液體密度大(選填“甲”或“乙”)。(2)觀察比較圖(c)、(d)可知,自制密度計(jì)判斷出液體甲、乙密度的大小關(guān)系(選填“能”或“不能”),且對比密度計(jì)A、B可知,它們的刻度線都是的(選填“均勻”或“不均勻”)。7.小華和小琳在老師的指導(dǎo)下,對“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。猜想1:浮力的大小可能與液體的密度有關(guān);猜想2:浮力的大小可能與物體的重力有關(guān);猜想3:浮力的大小可能與排開液體的體積有關(guān);猜想4:浮力的大小可能與物體的形狀有關(guān)。(1)如圖1所示,小琳在家中利用身邊的物品做實(shí)驗(yàn),她用手把飲料罐按入水中,水面上升的越高,人會感到越吃力。這個(gè)事實(shí)可以支持猜想(選填序號)。(2)他們?yōu)榱搜芯坎孪?和猜想2,選用了體積相同、重力不同的三個(gè)圓柱形物體A、B、C,并測出了它們的重力分別為4N、4.5N和5N,然后進(jìn)行了如圖2所示的實(shí)驗(yàn):①比較圖中序號為a、b、c的三次實(shí)驗(yàn),得出的結(jié)論是:浮力的大小與。②比較圖中序號為的三次實(shí)驗(yàn)可以得出初步結(jié)論:物體排開液體的體積相同時(shí),越大,物體所受的浮力也越大。(3)為了研究猜想4,小華將同一塊橡皮泥依次捏成圓錐體和圓柱體分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖3所示。根據(jù)此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,小華得出的結(jié)論是:浮力的大小與物體的形狀有關(guān)。小琳認(rèn)為小華的結(jié)論不可靠,主要原因是。8.小明用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證阿基米德原理。當(dāng)物塊沒入裝滿水的溢水杯中時(shí),水會流入空桶,回答下列問題:(1)如圖甲、乙所示,當(dāng)物塊浸入裝滿水的溢水杯中時(shí),水對溢水杯底部的壓強(qiáng)將會(選填“變大”、“不變”或“變小”)。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知,實(shí)驗(yàn)中物塊所受浮力是N,排開水的重力是N;(2)如果實(shí)驗(yàn)前溢水杯未裝滿水,實(shí)驗(yàn)測得的(選填“浮力”或“排開水的重力”)將會(選填“偏大”或“偏小”);(3)小明經(jīng)過思考后認(rèn)為,根據(jù)測得的物理量和水的密度ρ水,還可以計(jì)算出物塊的密度ρ,則ρ=kg/m3。9.在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中(如圖1所示),小田先用彈簧測力計(jì)測出金屬塊的重力(如圖A所示),然后將金屬塊緩慢浸入液體中不同深度,步驟如圖B、C、D、E、F所示(液體均未溢出);(1)A步驟所示彈簧測力計(jì)的示數(shù)為N;(2)在實(shí)驗(yàn)步驟B中金屬塊所受浮力F?。絅;(3)分析實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D,可以說明浮力大小跟排開液體的有關(guān);分析實(shí)驗(yàn)步驟E、F,可以說明浮力大小跟液體的有關(guān);(4)小田算出了某種液體的密度是kg/m3,金屬塊的密度為kg/m3。若將A放至最后一步,則會使得金屬塊的密度的測量值(選填“偏大”、“偏小”或“都有可能”);(5)同組的小超用刻度尺、圓柱形容器、燒杯等工具,進(jìn)行了如圖2所示實(shí)驗(yàn):①在圓柱形容器中裝有適量的水,將另一平底燒杯a放入圓柱形容器的水中,燒杯靜止時(shí)容器中水的深度H1為12cm,如圖甲所示。②將密度為4.5×103kg/m3的金屬塊b吊在燒杯底部(金屬塊未觸底),測量出燒杯靜止時(shí)露出水面的高度h1為6cm,容器中水的深度H2為18cm,如圖乙所示。③將金屬塊b放在燒杯中,燒杯靜止時(shí)露出水面的高度h2為2cm,如圖丙所示。則圓柱形容器底面積為燒杯底面積的倍。10.如圖甲所示是探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)過程,彈簧測力計(jì)掛著同一金屬塊的示數(shù)。(1)圖甲中金屬塊浸沒在水中時(shí),受到的浮力是N。在D中畫出物體所受浮力的示意圖。(2)分析圖甲中B、C、D可知,浮力大小跟有關(guān)。(3)小明用一只如圖乙所示的薄底圓柱狀玻璃筒來測量某種液體的密度,圓筒水平截面內(nèi)徑為R1,外徑為R2,在筒壁外側(cè)從底端起沿豎直方向向上標(biāo)有顯示高度的刻度。(設(shè)玻璃密度為ρ玻,水的密度為ρ水,且ρ玻>ρ水)小明使圓筒直立漂浮于水面后,在圓筒內(nèi)緩慢注入少量某種未知液體,記錄下此時(shí)圓筒內(nèi)液面和筒外水面在筒外壁上的刻度值h1、h2(如圖丙所示),再分批添加該液體,記錄多組h1、h2數(shù)據(jù),通過描點(diǎn)作圖的方法作出h1﹣h2圖像(如圖丁所示)。若筒底厚度可忽略不計(jì),則該液體密度值為ρ液=(用給出的符號表示)。若筒底厚度不能忽略且為L,則上述液體密度測量值與真實(shí)值相比。(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)精練8浮力實(shí)驗(yàn)探究1.小金利用如圖所示的裝置驗(yàn)證阿基米德原理,回答下列問題(g取10N/kg):(1)小物體受到的浮力為1.0牛。(2)若小金的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了阿基米德原理,則F4=1.5牛。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,小物體的密度是2×103千克/米3。(4)若實(shí)驗(yàn)前溢水杯中的水未裝滿,能否驗(yàn)證阿基米德原理,理由:小物體排開的水不會全部收集到小燒杯中,有部分水不會溢出到小燒杯中,所以測量小燒杯中收集水的重力時(shí),會小于小物體排開水的重力,所以不能驗(yàn)證阿基米德原理?!窘獯稹拷猓海?)由圖示可知,小物體的重力:G=F1=2.0N,小物體完全浸沒在水中,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F3,所以根據(jù)稱重法可知,小物體浸沒在水中受到的浮力F?。紾﹣F3=2.0N﹣1.0N=1.0N;(2)小物體排開水受到的重力:G排=F4﹣F2;若G﹣F3=F4﹣F2,則表明物體受到的浮力等于其排開的液體的重力,且驗(yàn)證了阿基米德原理,則F4=G﹣F3+F2=2.0N﹣1.0N+0.5N=1.5N;(3)由F?。溅阉甮V排可得,小物體的體積:V=V排=F浮ρ水g由G=mg可得,小物體的質(zhì)量:m=G小物體的密度:ρ=mV=0.2kg1(4)若實(shí)驗(yàn)前溢水杯中的水未裝滿,小物體排開的水不會全部收集到小燒杯中,有部分水不會溢出到小燒杯中,所以測量小燒杯中收集水的重力時(shí),會小于小物體排開水的重力,所以不能驗(yàn)證阿基米德原理。故答案為:(1)1.0;(2)1.5;(3)2×103;小物體排開的水不會全部收集到小燒杯中,有部分水不會溢出到小燒杯中,所以測量小燒杯中收集水的重力時(shí),會小于小物體排開水的重力,所以不能驗(yàn)證阿基米德原理。2.在“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”時(shí),小宇使用的是如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了彈簧測力計(jì)的示數(shù)F與物體A的下表面浸入水中的深度h的關(guān)系圖像(如圖乙),根據(jù)圖像回答下列問題:(1)物體A浸沒在水中后,所受的浮力為1N,且保持不變,說明浸沒在水中的物體所受的浮力與它浸沒在水中的深度無關(guān)(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。(2)物體A的密度為1.2×103kg/m3。(3)物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p與其浸入水中深度h的關(guān)系圖像應(yīng)該是丙圖中的D?!窘獯稹拷猓海?)由圖乙可知,h=0時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為物體A的重力GA=1.2N,h=5cm時(shí)物體完全浸沒彈簧測力計(jì)的示數(shù)F′=0.2N,則物體A浸沒在水中后所受的浮力F浮=GA﹣F′=1.2N﹣0.2N=1N;物體A浸沒在水中后,受到的浮力不變,說明浸沒在水中的物體所受的浮力與它浸沒在水中的深度無關(guān);(2)因物體A完全浸沒在水中,所以,由F?。溅裧V排可得,物體A的體積:VA=V排=F則物體A的密度:ρA=mAVA=GAgVA=G(3)由p=ρgh可知,物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p隨其浸入水中深度h的增大而增大,且p與h成正比,選項(xiàng)中D符合。故答案為:(1)1;無關(guān);(2)1.2×103;(3)D。3.小常同學(xué)從課外資料中了解到,莊子曾提出:如果水積得不夠多,那么承載大船就沒有力量。也就是說浮力的大小一液體的多少有關(guān)。莊子的說法有道理嗎?(1)小常從實(shí)驗(yàn)室找來了燒杯、木塊(不吸水)、彈簧測力計(jì)等器材,研究浮力大小是否和水的多少有關(guān)。他先用了彈簧測力計(jì)測出木塊的重力(如圖甲).再將木塊放入燒杯內(nèi)的水中,木塊處于漂浮狀態(tài)(如圖乙).然后他向燒杯內(nèi)再加入一些水或從燒杯內(nèi)倒出一些水(填操作),發(fā)現(xiàn)木塊仍然漂浮。經(jīng)分析可知,木塊兩次受到的浮力都為2.5牛。從而得出木塊漂浮時(shí)浮力大小與水的多少無關(guān)。(2)小常進(jìn)一步開展了如圖丙實(shí)驗(yàn),往兩個(gè)相同的塑料盒A、B中個(gè)加入10牛的水,再將B盆放入A盆,B盆漂浮。這時(shí)B盆所受浮力:F浮=GB盆+10N>10N.繼續(xù)往B盆內(nèi)加30牛水,B盆仍漂浮。小常此實(shí)驗(yàn)的目的是探究較少的水能否產(chǎn)生較大的浮力。(3)小常繼續(xù)如下實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了一些微妙的關(guān)系,①在彈簧下端掛上小筒和金屬塊,機(jī)械彈簧伸長后指針位置,如圖A所示;②溢水杯中裝滿水,把金屬塊全部浸入溢水杯的水中,用燒杯收集排開的水,彈簧縮短,如圖B所示;③將燒杯的水全倒入小筒中,彈簧指針又恢復(fù)到原來位置0,如圖C所示。B圖的彈簧比A圖的彈簧縮短說明金屬塊受到浮力的作用;C圖彈簧指針又恢復(fù)到位置0,說明物體受到浮力的大小等于物體排開水所受的重力。【解答】解:(1)用彈簧測力計(jì)測出木塊的重力;將木塊放入燒杯內(nèi)的水中,木塊處于漂浮狀態(tài);然后向燒杯內(nèi)再加入一些水或從燒杯內(nèi)倒出一些水。由圖甲所示可知,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為2.5N,木塊重力為2.5N,木塊漂浮在水上,它受到的浮力等于其重力,為2.5N。(2)由小常的實(shí)驗(yàn)操作可知,他要探究:探究較少的水能否產(chǎn)生較大的浮力。(3)由B圖可知,乙圖的彈簧比甲圖的彈簧縮短了,說明金屬塊受到了向上托的力,即金屬塊受到了浮力;C圖彈簧指針又恢復(fù)到位置O,說明金屬塊受到了浮力等于排開水所受的重力。故答案為:(1)向燒杯內(nèi)再加入一些水或從燒杯內(nèi)倒出一些水;2.5;(2)探究較少的水能否產(chǎn)生較大的浮力;(3)物體受到浮力的大小等于物體排開水所受的重力。4.如圖所示是小科自制的用來探究影響浮力大小因素的裝置:將彈簧和標(biāo)尺固定在支架上,用細(xì)線將一個(gè)金屬塊懸掛在彈簧下端,彈簧靜止時(shí)指針正對標(biāo)尺上的A位置(本裝置使用時(shí),彈簧未超過彈性限度)。(1)向杯中緩慢注水,從金屬塊底部接觸水面,到金屬塊剛好浸沒水中的過程中,指針由標(biāo)尺上的A位置慢上移至C位置,說明物體所受浮力的大小跟排開液體的體積有關(guān),此過程中支架上O點(diǎn)所受拉力的最大變化量為△F1;繼續(xù)向杯中注水,指針不動(選填“上移”“不動”或“下移”)(2)為了探究金屬塊所受浮力的大小是否與液體的密度有關(guān),小科將水倒盡,向杯中緩慢注入某種液體(ρm≠ρ水),當(dāng)指針指在C位置時(shí),他的下一步操作是繼續(xù)倒入液體將金屬塊全部浸沒,直到指針指在C的上方。(3)將液體倒盡,用等體積的塑料塊(ρ水<ρ塑料<ρ金屬)替換金屬塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。向杯中級慢注水,從塑料塊底部接觸水面,到塑料塊浸沒到水中的過程中,支架上O點(diǎn)所受拉力的最大變化量為△F2:,則△F1=△F2(選填“>”“=”或“<”)。【解答】解:(1)向杯中緩慢注水,從金屬塊底部接觸水面,到金屬塊剛好浸沒水中的過程中,指針由標(biāo)尺上的A位置緩慢上移至C位置,彈簧受到豎直向上的力變小,即測力計(jì)示數(shù)變小,根據(jù)稱重法,F(xiàn)示=G﹣F浮,可得出物體受到的浮力增大,因排開液體的密度不變,故說明物體所受浮力的大小跟排開液體的體積有關(guān);繼續(xù)向杯中注水,因排開液體的體積不變,由阿基米德原理,受到的浮力不變,由稱重法,測力計(jì)減小的示數(shù)不變,故指針不動;(2)因倒入液體時(shí)緩慢倒入的,指針慢慢上升,當(dāng)指針指在C位置時(shí),金屬塊不會浸沒,因?yàn)榻]后浮力不變,指針不再上升,金屬塊在液體中一定不會浸沒,當(dāng)金屬塊浸沒時(shí)(與在水中實(shí)驗(yàn)相比,排開液體的體積相同),指針一定在C的上方,因此繼續(xù)倒入液體將金屬塊全部浸沒,直到指針指在C的上方;(3)在(1)中,當(dāng)金屬塊底部剛接觸水面時(shí),支架上O點(diǎn)所受拉力大小為金屬塊的重力,當(dāng)金屬塊浸沒水中時(shí),受到的浮力最大,此時(shí)支架上O點(diǎn)所受拉力最小,故支架上O點(diǎn)所受拉力的最大變化量為△F1=G﹣(G﹣F金屬塊)=F金屬塊,﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,因ρ水<ρ塑料<ρ金屬,故金屬塊會浸沒在液體中,同理當(dāng)用塑料塊做實(shí)驗(yàn)時(shí),此過程的最大變化量為△F2=G﹣(G﹣F浮塑料)=F浮塑料,﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,由①②,因塑料塊體積等于金屬塊的體積,而排開液體的密度相同,根據(jù)阿基米德原理,F(xiàn)金屬塊=F浮塑料故用等體積塑料塊替換金屬塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則△F1=△F2。故答案為:(1)排開液體的體積,不動;(2)繼續(xù)倒入液體將金屬塊全部浸沒,直到指針指在C的上方;(3)=。5.為了直觀驗(yàn)證阿基米德原理,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,把彈簧測力計(jì)上端固定在鐵架臺上,用粗鐵絲做一個(gè)框,掛在彈簧測力計(jì)掛鉤上。在粗鐵絲框上端懸吊一個(gè)金屬塊,下端放一小杯。在金屬塊的正下方,有一個(gè)溢水杯,溢水杯放置在鐵架臺的支架上,溢水杯跟金屬塊、粗鐵絲都不接觸。(1)平穩(wěn)緩慢地抬高溢水杯支架,使金屬塊完全浸沒入水中(如圖甲→乙→丙),在此過程中。彈簧測力計(jì)示數(shù):F甲等于F丙(選填“大于”、“等于”或“小于”)。(2)再平穩(wěn)緩慢地降低溢水杯支架,使金屬塊完全離開水面(如圖?。?梢杂?jì)算出圖丙中金屬塊所受到的浮力約為1.2N,此時(shí)浮力的測量數(shù)值比真實(shí)數(shù)值將偏大(選填“偏大”或“偏小”)。【解答】解:(1)平穩(wěn)緩慢地抬高溢水杯支架,使金屬塊完全浸沒入水中(如圖甲→乙→丙),由阿基米德原理可知,在此過程中甲受到的浮力等于排開液體所受的重力,故F甲=F丙;(2)由圖丙、丁可知,彈簧測力計(jì)的分度值,0.2N,圖丁G=4.4N,圖丙F示=3.2N,圖丙中金屬塊所受到的浮力約為:F浮=G﹣F示=4.4N﹣3.2N=1.2N;金屬塊完全離開水面時(shí)要帶一些小水滴,使重力G測的數(shù)值偏大,根據(jù)F?。紾﹣F示可知,此時(shí)浮力的測量數(shù)值比真實(shí)數(shù)值將偏大。故答案為:(1)等于;(2)1.2;偏大。6.在學(xué)習(xí)了密度計(jì)的知識后,小金同學(xué)自制了一支密度計(jì),通過實(shí)驗(yàn)比較自制密度計(jì)與實(shí)驗(yàn)室用密度計(jì)的異同。他將兩支密度計(jì)A、B分別放入甲、乙兩種液體中,觀察到密度計(jì)靜止后的現(xiàn)象如圖(a)、(b)、(c)和(d)所示。(兩支密度計(jì)的重力相同)(1)觀察比較圖(a)、(b)可以判斷:液體甲密度大(選填“甲”或“乙”)。(2)觀察比較圖(c)、(d)可知,自制密度計(jì)能判斷出液體甲、乙密度的大小關(guān)系(選填“能”或“不能”),且對比密度計(jì)A、B可知,它們的刻度線都是不均勻的(選填“均勻”或“不均勻”)。【解答】解:(1)由于密度計(jì)兩次靜止時(shí)都處于漂浮,則F?。紾,即密度計(jì)在兩種液體中受到的浮力相等,都等于密度計(jì)受到的重力G,由圖知,密度計(jì)排開液體的體積:V甲排<V乙排,由F?。溅岩篻V排可知:ρ甲>ρ乙。(2)c、d圖通過自制密度計(jì)排開液體體積的大小也可以判斷液體密度的大小;因?yàn)楫?dāng)密度計(jì)漂浮在密度為ρ液的液體中時(shí),V排液=Sh,則有:F浮液=G物,即ρ液gV排液=G物,所以,ρ液gSh=G物,則h=G由此可知:h和ρ液是反比例函數(shù),即h與ρ液的變化不是正比例關(guān)系;所以,密度計(jì)刻度分布不均勻;故答案為:(1)甲;(2)能;不均勻。7.小華和小琳在老師的指導(dǎo)下,對“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。猜想1:浮力的大小可能與液體的密度有關(guān);猜想2:浮力的大小可能與物體的重力有關(guān);猜想3:浮力的大小可能與排開液體的體積有關(guān);猜想4:浮力的大小可能與物體的形狀有關(guān)。(1)如圖1所示,小琳在家中利用身邊的物品做實(shí)驗(yàn),她用手把飲料罐按入水中,水面上升的越高,人會感到越吃力。這個(gè)事實(shí)可以支持猜想3(選填序號)。(2)他們?yōu)榱搜芯坎孪?和猜想2,選用了體積相同、重力不同的三個(gè)圓柱形物體A、B、C,并測出了它們的重力分別為4N、4.5N和5N,然后進(jìn)行了如圖2所示的實(shí)驗(yàn):①比較圖中序號為a、b、c的三次實(shí)驗(yàn),得出的結(jié)論是:浮力的大小與物體的重力無關(guān)。②比較圖中序號為a、d、e的三次實(shí)驗(yàn)可以得出初步結(jié)論:物體排開液體的體積相同時(shí),液體的密度越大,物體所受的浮力也越大。(3)為了研究猜想4,小華將同一塊橡皮泥依次捏成圓錐體和圓柱體分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖3所示。根據(jù)此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,小華得出的結(jié)論是:浮力的大小與物體的形狀有關(guān)。小琳認(rèn)為小華的結(jié)論不可靠,主要原因是沒有控制排開液體的體積相同?!窘獯稹拷猓海?)用手把空的飲料罐按入水中,手就會感受到豎直向上的浮力,越往下按,浮力越大;空飲料罐向下按入的過程中,水面會升高,空飲料罐排開水的體積比較大;由此得出猜想:浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān),即這個(gè)事實(shí)可以支持猜想3。(2)①序號為a、b、c的三次實(shí)驗(yàn)中,物體的體積和浸沒的液體都相同,不同因素是物體的重力;由圖可知測力計(jì)的示數(shù)分別為:3N、3.5N、4N,而三個(gè)圓柱形物體A、B、C的重分別為4N、4.5N和5N,根據(jù)稱重法F?。紾﹣F,則所受浮力分別為1N、1N、1N,可見浮力相等,于是可得結(jié)論是:浮力的大小與物體的重力無關(guān);②根據(jù)控制變量法可知:實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是保持物體的物體的體積、質(zhì)量、浸沒的深度等因素相同,變化的量是液體的密度;則符合要求的實(shí)驗(yàn)是:a、d、e三次實(shí)驗(yàn);根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:物體排開液體的體積相同時(shí),液體的密度越大,物體所受的浮力也越大;(3)從實(shí)驗(yàn)可以看出要研究浮力大小與物體形狀的關(guān)系,必須保證排開液體的體積和液體的密度不變,小琳認(rèn)為小華的結(jié)論不可靠,不可靠主要原因?yàn)闆]有控制排開液體的體積相同。故答案為:(1)3;(2)①物體的重力無關(guān);②a、d、e;液體的密度;(3)沒有控制排開液體的體積相同。8.小明用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證阿基米德原理。當(dāng)物塊沒入裝滿水的溢水杯中時(shí),水會流入空桶,回答下列問題:(1)如圖甲、乙所示,當(dāng)物塊浸入裝滿水的溢水杯中時(shí),水對溢水杯底部的壓強(qiáng)將會不變(選填“變大”、“不變”或“變小”)。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知,實(shí)驗(yàn)中物塊所受浮力是1N,排開水的重力是1N;(2)如果實(shí)驗(yàn)前溢水杯未裝滿水,實(shí)驗(yàn)測得的排開水的重力(選填“浮力”或“排開水的重力”)將會偏小(選填“偏大”或“偏小”);(3)小明經(jīng)過思考后認(rèn)為,根據(jù)測得的物理量和水的密度ρ水,還可以計(jì)算出物塊的密度ρ,則ρ=2×103kg/m3?!窘獯稹拷猓海?)由于溢水杯原來已裝滿水,所以物塊浸入水中后,杯中水的深度不變,由p=ρgh可知,水對容器底的壓強(qiáng)不變;由左圖知:物體的重力G=F1=2N,由右圖知,物體浸沒在水中彈簧測力計(jì)的示數(shù)F3=1N,則圓柱體物塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力:F?。紾﹣F3=2N﹣1N=1N,物塊排開水所受的重力G排等于桶和排開水的總重減去空桶的重,由左圖知:空桶的重力為:G桶=F2=0.2N,由右圖知,桶和排開水的總重為F4=1.2N,則排開水的重力:G排=F4﹣G桶=1.2N﹣0.2N=1N;(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出:物塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力F浮,物塊排開水所受的重力G排,比較F浮與G排,可以得到浮力的大小跟物塊排開水所受重力的關(guān)系。物塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力F浮,是根據(jù)稱重法得出的;溢水杯未裝滿水,對于F3的測量結(jié)果沒有影響;所以,測出的浮力F浮不變;物體放入水中前,溢水杯應(yīng)該是滿水的,否則小桶內(nèi)所盛的水將小于物體排開水的體積,物塊排開水所受的重力變小,所以,測得排開水的重力會偏??;(3)由F?。溅阉甮V排可知,物塊體積:V=V排水=F浮ρ水g由G=mg可知,物體的質(zhì)量:m=G物塊的密度為:ρ=mV=0.2kg1×1故答案為:(1)不變;1;1;(2)排開水的重力;偏?。唬?)2×103。9.在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中(如圖1所示),小田先用彈簧測力計(jì)測出金屬塊的重力(如圖A所示),然后將金屬塊緩慢浸入液體中不同深度,步驟如圖B、C、D、E、F所示(液體均未溢出);(1)A步驟所示彈簧測力計(jì)的示數(shù)為2.7N;(2)在實(shí)驗(yàn)步驟B中金屬塊所受浮力F?。?.5N;(3)分析實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D,可以說明浮力大小跟排開液體的體積有關(guān);分析實(shí)驗(yàn)步驟E、F,可以說明浮力大小跟液體的密度有關(guān);(4)小田算出了某種液體的密度是0.8×103kg/m3,金屬塊的密度為2.7×103kg/m3。若將A放至最后一步,則會使得金屬塊的密度的測量值偏小(選填“偏大”、“偏小”或“都有可能”);(5)同組的小超用刻度尺、圓柱形容器、燒杯等工具,進(jìn)行了如圖2所示實(shí)驗(yàn):①在圓柱形容器中裝有適量的水,將另一平底燒杯a放入圓柱形容器的水中,燒杯靜止時(shí)容器中水的深度H1為12cm,如圖甲所示。②將密度為4.5×103kg/m3的金屬塊b吊在燒杯底部(金屬塊未觸底),測量出燒杯靜止時(shí)露出水面的高度h1為6cm,容器中水的深度H2為18cm,如圖乙所示。③將金屬塊b放在燒杯中,燒杯靜止時(shí)露出水面的高度h2為2cm,如圖丙所示。則圓柱形容器底面積為燒杯底面積的3倍?!窘獯稹拷猓海?)彈簧測力計(jì)的分度值是0.1N,A步驟所示彈簧測力計(jì)的示數(shù)為2.7N;(2)在實(shí)驗(yàn)步驟B中金屬塊所受浮力為:F?。紾﹣FB=2.7N﹣2.2N=0.5N;(3)物體浸在液體中所受浮力大小與液體密度和物體排開液體體積有關(guān),分析實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D,液體都是水,物體排開液體體積變化,所受浮力變化,可以說明浮力大小跟排開液體的體積有關(guān),分析實(shí)驗(yàn)步驟E、F,物體都是完全浸在液體中,液體密度不同,彈簧測力計(jì)示數(shù)不同,物體所受浮力不同,可以說明浮力大小跟液體的密度有關(guān);(4)當(dāng)浸沒在水中時(shí),物體所受浮力:F浮1=G﹣FE=2.7N﹣1.7N=1N,根據(jù)阿基米德原理:F浮1=ρ水gV排=ρ水gV物,即1N=1×103kg/m3×10N/kg×V物,解得物體的體積為:V物=1×10﹣4m3;由G=mg可得物體的質(zhì)量為:m=G金屬的密度為:ρ金=mV=0.27kg1×1金屬浸沒在某液體中浮力:F浮2=G﹣FF=2.7N﹣1.9N=0.8N,根據(jù)阿基米德原理:F浮2=ρ液gV排=ρ液gV物,即0.8N=ρ液×10N/kg×1×10﹣4m3,解得液體的密度為:ρ液=0.8×103kg/m3;若將A放至最后一步,因?yàn)榻饘偕险从幸后w,會使測得金屬的質(zhì)量偏大、重力偏大,根據(jù)(4)中可知計(jì)算金屬密度的計(jì)算式:ρ=GF浮?ρ(5)已知H1=12cm=0.12m,H2=18cm=0.18m,h1=6cm=0.06m,h2=2cm=0.02m,比較甲、乙兩圖可知,都是漂浮,受到的浮力都等于自重,則兩圖中浮力的變化量等于金屬塊重力,兩圖中浮力的變化量:△F?。溅阉甮△V排=ρ水g(

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