初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義版塊10 浮力 專(zhuān)題10-7　浮力相關(guān)實(shí)驗(yàn) （學(xué)生版）

頁(yè)專(zhuān)題10-7浮力相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)·解讀探究浮力大小的實(shí)驗(yàn)一般有兩類(lèi)：一是探究影響浮力大小的因素，二是驗(yàn)證阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)。一、根據(jù)稱重法F浮二、采用控制變量法探究影響浮力大小的因素；三、會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證阿基米德原理。典例·解讀例1、小冉在探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，用到如下器材：分度值為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì)，底面積為5cm2、高度為6cm的實(shí)心圓柱體銅塊，相同的大燒杯若干，水，密度未知的某種液體，細(xì)線等。(1)小冉進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：A步驟所示彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為_(kāi)________N；用彈簧測(cè)力計(jì)掛著銅塊緩慢地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)，并將其示數(shù)記錄在下表中：彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)/N2.62.52.42.42.3(2)在實(shí)驗(yàn)步驟B中銅塊所受浮力F浮=_________N。(3)分析實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D，可以說(shuō)明浮力大小跟__________________有關(guān)；分析實(shí)驗(yàn)步驟A、E、F，可以說(shuō)明浮力大小跟_________有關(guān)。(4)小冉用表格中的數(shù)據(jù)算出了某種液體的密度是________________kg/m3(結(jié)果保留一位小數(shù))，還算出了步驟B中銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)是_________Pa，并發(fā)現(xiàn)步驟B、C、D中銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)隨著深度的增加逐漸_________(選填“增大”或“減小”)。(5)小冉在步驟B的基礎(chǔ)上繼續(xù)探究：保持銅塊下表面所處的位置不變，把彈簧測(cè)力計(jì)的拉環(huán)固定在鐵架臺(tái)上，緩慢向燒杯內(nèi)加水，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸_________(選填“增大”或“減小”)；當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒(méi)時(shí)(水未溢出)，燒杯底部受到水的壓強(qiáng)增加了Pa。(已知在一定范圍內(nèi)，彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長(zhǎng)度就縮短0.1cm)【答案】【答案】(1)2.7(2)0.1(3)排開(kāi)液體的體積液體的密度(4)1.3×103200增大(5)減小420．【解析】本題考查探究浮力大小的實(shí)驗(yàn)。(1)測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N，由指針位置可知，A步驟所示彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.7N。(2)由表格數(shù)據(jù)可知，在實(shí)驗(yàn)步驟B中拉力為2.6N，則步驟B中銅塊所受浮力F浮=G-F拉=2.7N-2.6N=0.1N；(3)由A、B、C、D所示實(shí)驗(yàn)可知物體排開(kāi)液體的體積越大，物體受到的浮力越大，由此可知：浸在同種液體中的物體所受浮力大小跟物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。由A、E、F實(shí)驗(yàn)可知，物體排開(kāi)液體體積相同而液體密度不同，物體受到的浮力不同，這說(shuō)明物體排開(kāi)相同體積的液體時(shí)，所受浮力大小跟液體密度有關(guān)。(4)V=5cm2×6cm=30cm3=3×10-5m3，浸沒(méi)時(shí)，V排=V，在F圖中，F(xiàn)浮′=2.7N-2.3N=0.4N，由F浮′=ρ液gV排可得：ρ液=QUOTE=QUOTE≈1.3×103kg/m3；由浮力產(chǎn)生的原因可知，步驟B中銅塊下表面受到水的壓力F=F浮′=0.1N。下表面受到水的壓強(qiáng)p=QUOTE=QUOTE=200Pa，由B、C、D中數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)拉逐漸減小，根據(jù)F浮=G-F拉可知，浮力增大，即下表面受到水的壓力增大，受力面積不變，由p=QUOTE可知，p逐漸增大，即銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)隨著深度的增加逐漸增大。(5)緩慢向燒杯內(nèi)加水，排開(kāi)水的體積增大，則浮力變大，根據(jù)F浮=G-F拉可知，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減?。挥蒄浮=ρ水gV′排可得：V′排=QUOTE=QUOTE=1×10-5m3，此時(shí)銅塊浸入水的深度：h1′=QUOTE=QUOTE=0.02m=2cm，故當(dāng)圓柱體完全浸沒(méi)時(shí)，浸沒(méi)深度h=6cm，故受到的浮力F浮″=QUOTE×F浮′=QUOTE×0.1N=0.3N，由于在一定范圍內(nèi)，彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長(zhǎng)度就縮短0.1cm，因此當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒(méi)時(shí)(水未溢出)，此時(shí)拉力減小0.3N-0.1N=0.2N，則彈簧的長(zhǎng)因此當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒(méi)時(shí)(水未溢出)，此時(shí)拉力減小0.3N-0.1N=0.2N，則彈簧的長(zhǎng)度縮短0.2cm=0.002m，因此應(yīng)該倒入的水的高度Δh=6cm-2cm+0.2cm=4.2cm因此燒杯底部受到水的壓強(qiáng)增加值Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4.2×10-2m=420Pa例2、小強(qiáng)為了“探究浮力的大小跟排開(kāi)的液體所受重力的關(guān)系”，做了如下的實(shí)驗(yàn)：(彈簧測(cè)力計(jì)每小格示數(shù)為0.5N).(1)請(qǐng)?jiān)贏圖中畫(huà)出被測(cè)物體所受力的示意圖。(2)你認(rèn)為更為合理的實(shí)驗(yàn)順序是___________________________。(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)愕玫降慕Y(jié)論是：浸在液體中的物體，所受浮力的大小等于__________________。(4)請(qǐng)你根據(jù)小強(qiáng)在實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)，計(jì)算物體的體積是_________m3；你認(rèn)為通過(guò)本實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)_________(選填“能”或“不能”)計(jì)算出此物體的密度。(5)請(qǐng)你指出實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)(說(shuō)出一條即可)。___________________________。【答案】【答案】(1)如圖(2)DABC或ADBC(3)物體排開(kāi)液體所受到的重力(4)1×10-4能(5)物體要緩慢浸入水中，彈簧測(cè)力計(jì)要盡量豎直，彈簧測(cè)力計(jì)要調(diào)零等，合理即可．【解析】此題是探究阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)，要注意步驟的排列和計(jì)算等問(wèn)題。(1)在A圖中，由于沒(méi)有浸入水中，所以它只受重力和拉力兩個(gè)力的作用，并且屬于平衡力。(2)排列實(shí)驗(yàn)順序時(shí)，一定要注意不能最后測(cè)量空桶的重力，因此排列順序?yàn)锳DBC或DABC。(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，浸在液體中的物體，所受浮力的大小等于物體排開(kāi)液體所受到的重力。(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小桶的重力G0=0.5N，排開(kāi)水和桶的總重力G=1.5N，因此排開(kāi)水的重力G排=G-G0=1N，因此排開(kāi)水的質(zhì)量m排=0.1kg，則排開(kāi)水的體積V排=1×10-4m3，由于浸沒(méi)，排開(kāi)水的體積等于物體的體積，根據(jù)密度公式ρ=QUOTE即可求得密度。(5)實(shí)驗(yàn)中，注意彈簧測(cè)力計(jì)的使用注意事項(xiàng)(比如：調(diào)零、要豎直拉著物體等)、物體要緩慢浸入水中。培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、小英同學(xué)在探究“浮力的大小等于什么”時(shí)，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，四步實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2、F3、F4，下列等式正確的是()A.F浮=F2-F3B.F浮=F4-F3C.F浮=F2-F1D.F浮=F2-F4二、填空題1、某同學(xué)利用一只彈簧測(cè)力計(jì)和裝有適量水的杯子，測(cè)出了一顆小石塊的密度。測(cè)量方法如下：(1)用細(xì)線將小石塊拴好，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出它的重力，記為G；(2)再將小石塊浸沒(méi)在水中，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出石塊受到的拉力，記為F；利用測(cè)出的物理量可得：小石塊在水中受到的浮力是_________，小石塊的密度ρ＝_________(水的密度用ρ水表示)。2、小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時(shí)，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)探究回答下列問(wèn)題。(1)在C與E兩圖中，保持了排開(kāi)液體的體積不變，研究浮力與_______________的關(guān)系；根據(jù)A與E兩圖所標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體浸沒(méi)在鹽水中所受的浮力為_(kāi)_______N。(2)小明對(duì)ABCD四個(gè)步驟進(jìn)行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時(shí)與深度有關(guān)，有時(shí)與深度又無(wú)關(guān)。(3)在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鹽水的密度為_(kāi)_______kg/m3。3、某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧測(cè)力計(jì)、小石塊、溢水杯等器材，按照如圖所示的步驟，探究浮力的大小與排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系．(1)先用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出空桶和石塊的重力，其中石塊的重力大小為_(kāi)_______N.(2)把石塊浸沒(méi)在盛滿水的溢水杯中，石塊受到的浮力大小為_(kāi)_______N.石塊排開(kāi)的水所受的重力可由________(填字母代號(hào))兩個(gè)步驟測(cè)出．(3)由以上步驟可初步得出結(jié)論：浸在水中的物體所受浮力的大小等于____________________．(4)為了得到更普遍的結(jié)論，下列繼續(xù)進(jìn)行的操作中不合理的是________．A.用原來(lái)的方案和器材多次測(cè)量取平均值B.用原來(lái)的方案將水換成酒精進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C.用原來(lái)的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(5)另一實(shí)驗(yàn)小組在步驟C的操作中，只將石塊的一部分浸在水中，其他步驟操作正確，則________(選填“能”或“不能”)得到與(3)相同的結(jié)論．4、芳芳進(jìn)行探究雞蛋受到浮力大小與哪些因素有關(guān)。如圖，請(qǐng)仔細(xì)觀察圖，并回答下列問(wèn)題：(1)從A、B兩圖可知，雞蛋在水中受到的浮力是________N。(2)根據(jù)B、C兩圖實(shí)驗(yàn)，芳芳就得出了雞蛋受到的浮力大小與液體的密度有關(guān)。你認(rèn)為這種探究方法對(duì)嗎？________(選填“對(duì)”或“不對(duì)”)，如果不對(duì)，理由是________________________________。5、八年級(jí)6班的同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“浮力的大小與物體排開(kāi)液體的體積的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)中物體排開(kāi)液體的體積，可由物體上的刻度線顯示出來(lái)。小剛通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了表一中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。10.8×1034021.70.325021.60.436021.50.5表一(1)分析表一中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小剛得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是______________________________________-。(2)小剛在和小強(qiáng)進(jìn)行交流時(shí)發(fā)現(xiàn)，小強(qiáng)雖然和自己得出了相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，但實(shí)驗(yàn)中使用的液體和記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并不完全一樣。表二為小強(qiáng)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表二11×1034021.60.425021.50.536021.40.6他們?cè)趯?duì)兩人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后，發(fā)現(xiàn)：浮力的大小除了與排開(kāi)液體的體積有關(guān)外，還與___________有關(guān)。(3)在對(duì)比兩人數(shù)據(jù)時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)，即使在不同液體中，物體也能受到一樣大的浮力。而且浮力大小相等時(shí)，酒精的密度小，排開(kāi)酒精的體積就大；水的密度大，排開(kāi)水的體積就小。受此啟發(fā)，小強(qiáng)提出了關(guān)于浮力大小的一個(gè)新的猜想：浮力的大小可能跟___________相等。(4)于是，兩人又用如圖所示的裝置進(jìn)行了多次實(shí)