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實(shí)驗(yàn)16探究影響浮力大小的因素(解析版)
命題解讀
《探究影響浮力大小的因素》是課標(biāo)要求的十二個(gè)探究型實(shí)驗(yàn)之一,故在每年中考試卷中,力學(xué)實(shí)驗(yàn)
考題中出現(xiàn)的概率很大,做好本實(shí)驗(yàn)的備考就顯得尤為重要。
《探究影響浮力大小的因素》在中考試卷中所占分值一般在3-7分之間,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)高達(dá)9分的實(shí)
驗(yàn)考題。該實(shí)驗(yàn)的考試內(nèi)容主要有:浮力的概念、浮力的產(chǎn)生、浮力大小的測(cè)量、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程、
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等方面。中考考題要求同學(xué)們能通過探究過程,作出有依據(jù)的猜想;能夠
使用基本的器材獲得數(shù)據(jù),并分析數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律,形成合理的結(jié)論。這是物理核心素養(yǎng)的科學(xué)探
究的體現(xiàn)。
各地的中考命題針對(duì)實(shí)驗(yàn)探究問題有著不同程度的偏重,也不可能面面俱到地進(jìn)行考查,這也就給命
題帶來了多個(gè)角度的可能性。由于考查的環(huán)節(jié)或是角度不同,考查的方式也就明顯不同,因此在平時(shí)的復(fù)
習(xí)中,要盡可能的引導(dǎo)學(xué)生對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)、每個(gè)環(huán)節(jié)要做到理解和掌握。
實(shí)驗(yàn)梳理
實(shí)驗(yàn)探究-影響浮力大小的因素
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄坑绊懜×Υ笮〉囊蛩亍?/p>
【實(shí)驗(yàn)器材】彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯2個(gè)、水、圓柱體(A)、鹽水。
【實(shí)驗(yàn)原理】(1)浸在液體中的物體都會(huì)受到向上的浮力;(2)浮力大小遵循阿基米德原理。
【實(shí)驗(yàn)步驟】\實(shí)驗(yàn)裝置如圖。
甲乙丙丁戊
二、用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量圓柱體受到的重力,如圖甲所示,數(shù)據(jù)計(jì)入實(shí)驗(yàn)表格。
三、用彈簧測(cè)力計(jì)掛著物體A慢慢部分(一半)浸入水中,如圖乙所示,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)計(jì)入表
格。
四、用彈簧測(cè)力計(jì)掛著物體A,使其全部浸入水中(A在水中上半部),如圖丙所示,此時(shí)彈簧測(cè)力
計(jì)讀數(shù)計(jì)入表格。
五、用彈簧測(cè)力計(jì)掛著物體A,使其全部浸入水中(A在水中下半部),如圖丁所示,此時(shí)彈簧測(cè)力
計(jì)讀數(shù)計(jì)入表格。
六、用彈簧測(cè)力計(jì)掛著物體A,使其全部浸入鹽水中,如圖戊所示,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)計(jì)入表格。
七、實(shí)驗(yàn)表格(參考數(shù)據(jù),圖中所示)
實(shí)驗(yàn)步驟浸入液體內(nèi)體積彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)/N
108
27
2
3V6
4V6
5V5.6
八、整理器材。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,物體在液體中所受浮力的大小,跟它浸在液體中的體積有關(guān)、跟液體的
密度有關(guān)。物體浸在液體中的體積越大、液體的密度越大,浮力就越大。
實(shí)驗(yàn)中注意的問題
(1)在探究過程中,應(yīng)注意沿豎直方向拉彈簧測(cè)力計(jì),并且物體不能與容器底部或側(cè)壁相接觸;
(2)應(yīng)等彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù);
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)燒杯內(nèi)的液體體積要適中,應(yīng)以能浸沒物體又不溢出為準(zhǔn);
(4)探究過程中,把物體浸入液體時(shí)要緩慢,以免濺出液體。
考向點(diǎn)撥
________/
《探究影響浮力大小的因素》??紗栴}:
1.實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法(在探究浮力大小與物體浸入液體體積關(guān)系時(shí),讓金屬塊在同種液體中,改
變物體浸入液體的體積;在探究浮力大小與液體密度關(guān)系時(shí),讓金屬塊浸沒在不同液體中;在探究浮力大
小與物體在液體中深度關(guān)系時(shí),讓金屬塊在浸沒在同種液體中,改變物體在液體中的深度);
2.浮力大小的測(cè)量:稱重法:F衍G-F彈(G是重力,F(xiàn)彈是彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù));彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越小,
說明物體受到的浮力越大;
3.實(shí)驗(yàn)原理:稱重法;
4.彈簧測(cè)力計(jì)自身重力和細(xì)線以及鹽水的濃度會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一定的誤差;
5.用手拉彈簧測(cè)力計(jì)的不知之處是:讀取數(shù)據(jù)時(shí)易受晃動(dòng)而影響測(cè)量結(jié)果;
6.通過實(shí)驗(yàn)可以得出影響浮力大小的根本因素是:排開液體的重力;
7.浮力與物體排開液體的體積有關(guān),其他因素一定時(shí),排開液體體積越大,浮力越大;
8.浮力與液體的密度有關(guān),其他因素一定時(shí),液體的密度越大,浮力越大;
9.浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無差;
10.浮力大小與浸入液體內(nèi)部體積關(guān)系:物體浸入液體內(nèi)部體積不變,浮力不變;浸入液體的體積增
大,浮力增大;
11.浮力大小與浸入液體內(nèi)部深度關(guān)系:物體全部浸入液體內(nèi)部,浮力與深度無關(guān);
12.浮力大小與液體密度的關(guān)系:體積不變時(shí),液體密度越大,浮力越大;
13.浮力大小和物體形狀的關(guān)系:浸入液體內(nèi)體積不變,浮力不變,和物體形狀無關(guān);
14.物體所受浮力大小規(guī)律:等于物體排開液體所受到的重力;
15.實(shí)驗(yàn)中溢水杯倒水必須有水溢出后才能做實(shí)驗(yàn),否則會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果:會(huì)出現(xiàn)浮力大于物體排開
水的重力;
16.換用不同的物體和液體重復(fù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵罕苊鈱?shí)驗(yàn)偶然性,得出影響浮力大小影響的普遍性規(guī)律;
17.實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)并記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)目的是:避免實(shí)驗(yàn)偶然性、使結(jié)論更具普遍性;
18.浮力大小的計(jì)算:F浮=P,gV排。
題組訓(xùn)練
A組(中考真題感知)
1.(2023?蘭州)小剛游泳時(shí)發(fā)現(xiàn),人從淺水區(qū)走向深水區(qū)的過程中所受浮力逐漸變大。于是他猜想
浮力的大小可能與物體浸在液體中的深度有關(guān)。為了驗(yàn)證自己的猜想是否正確,他設(shè)計(jì)并完成了如圖甲所
示的實(shí)驗(yàn),并將詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中。
I
」
」
o0
11
2
I23-3
44
552N
一
一
物塊下表面所處深度A/cm0123456789
彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)QN4.64.23.83.43.02.62.22.22.22.2
物塊所受浮力尸浮/N00.40.81.62.02.42.42.42.4
(1)表格中所缺數(shù)據(jù)為,請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出浮力大小/浮與物塊下表面所處深度人之間的
關(guān)系圖像;
(2)分析上述實(shí)驗(yàn),請(qǐng)解釋人從淺水區(qū)走向深水區(qū)時(shí)浮力什么會(huì)變大?0;
33
(3)由圖B和表中數(shù)據(jù)可知,物塊下表面受到水的壓強(qiáng)為Pa(p7K=1.0xl0kg/m);
(4)為了繼續(xù)探究浮力的大小是否與液體密度有關(guān),他應(yīng)該采取的操作是:。
【答案】①.1.2;②.如圖;③.見解析;@.300;⑤.見解析。
【解析】(1)[1]由表中數(shù)據(jù)可知,深度為零時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是4.6N,物體的重力6M.6N,
當(dāng)物塊下表面深度是3cm時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是3.4N,物塊受到的浮力F航小24.6N-3.4N=L2N
[2]由表中數(shù)據(jù),利用描點(diǎn)法畫出浮力和物塊下表面深度的關(guān)系圖像,如圖所示:
(2)[3]由表中數(shù)據(jù)可知,物塊沒有全部浸入液體中,物塊下表面深度越大,即排開液體的體積越大,
受到的浮力越大,人從淺水區(qū)走向深水區(qū)時(shí),人排開水的體積在增大,人受到的浮力增大。
(3)[4]圖B中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是3.4N,由表中數(shù)據(jù)可知物塊下表面的深度是3cm,物塊下表面受
到水的壓強(qiáng)為p=夕水g"=lxlO3kg/m3x10N/kgx0.03m=3OOPa;
(4)[5]若要探究物塊所受浮力大小是否與液體密度有關(guān),需改變液體的密度,要增加的器材是鹽水,
可將物塊完全浸沒在裝有鹽水的杯中,觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),與圖D比較得出結(jié)論。
2.(2023?廣東)在“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中;
甲
(1)觀察彈簧測(cè)力計(jì)的零刻度線、和分度值;調(diào)零時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在___________(選
填“豎直”或“水平”)方向上調(diào)零;
(2)如題圖甲所示,在彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛一個(gè)高為6cm的長(zhǎng)方體物塊(可塑),測(cè)出重力,將它緩
慢浸入水中,記錄懸停在A、B、C、D、6這五個(gè)位置彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和深度分,請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在圖
乙中畫出物塊所受浮力戶浮隨力變化的圖像;
(3)分析圖像可知:浸沒前,人增加,F(xiàn)淳;浸沒后,人增加,/浮___________;(均選
填“變大”“變小”或“不變”)
(4)若把此物塊捏成高為6cm的圓錐體,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。兩次實(shí)驗(yàn)所得的尸浮隨力變化的圖像
(選填“相同”或“不同”);
(5)若繼續(xù)探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系,還需添加一種材料:。
【答案】①.量程;②.豎直;③.見詳解;④.變大;⑤.不變;⑥.不相同;⑦.酒精。
【解析】(1)[1][2]使用彈簧測(cè)力計(jì)前,應(yīng)該先觀察彈簧測(cè)力計(jì)的零刻度線、量程和分度值;調(diào)零
時(shí),應(yīng)該在豎直方向下拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),防止卡殼。
(2)[3]由甲圖可得,物塊重力G=1.ON,當(dāng)物塊慢慢浸入水中時(shí),在豎直方向上只受豎直向上的拉力,
浮力和豎直向下的重力作用,即/=G-七
當(dāng)浸入水中深度為2cm時(shí),此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.8N,則浮力為
F浮=G-遍=1.0N—0.8N=0.2N
同理,當(dāng)深度為4cm和6cm時(shí),浮力分別為0.4N和0.6N;當(dāng)物塊完全浸入水中后,根據(jù)/=夕水8%卜
隨著浸入水中的深度增加,排開水的體積保持不變,所以浮力大小保持不變,如圖所示
Fi?/N
(3)[4]分析圖像可知,物塊浸沒前,根據(jù)%="液8%卜=夕液gS〃
深度力增加,物塊排開水的體積增加,浮力變大。
[5]物塊浸沒后,根據(jù)心=2kg%P
深度力增加,物塊排開水的體積等于物塊的體積,此時(shí)排開水的體積保持不變,浮力大小不變。
(4)[6]若把此物塊捏成高為6cm的圓錐體,物塊的高度和體積不變,但物塊在浸入水中的過程中,
排開水的體積增加的速率變小,最后浸沒水中時(shí)浮力依然會(huì)保持不變,故兩次實(shí)驗(yàn)所得的尸浮隨A變化的
圖像會(huì)不相同。
(5)[7]若繼續(xù)探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系,只需要增加密度不等于水的液體,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),
形成對(duì)比數(shù)據(jù)。
3.(2023?龍東)如圖所示是物理興趣小組探究“影響浮力大小因索”的實(shí)驗(yàn),根據(jù)他的實(shí)驗(yàn)探究
數(shù)據(jù),請(qǐng)你回答下列問題:(O水n.OXloTg/mS)
2"N
ABCDE
(1)由圖可知物體浸沒在水中受到的浮力尸浮=N;
(2)由圖ACD可知,浮力大小與物體浸沒深度(選填“無關(guān)”或“有關(guān)”);
(3)分析此實(shí)驗(yàn)可得出:物體受到的浮力大小與和有關(guān);
(4)經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算可知物體體積片m3,物體的密度0=kg/m3o
【答案】①.0.5;②.無關(guān);③.液體的密度;④.物體排開液體的體積;⑤.5義10一5;⑥.4x103。
【解析】(1)[1]由圖A可知物體的重力是2N,由圖C可知物體浸沒在水中的拉力是1.5N,物體浸
沒在水中受到的浮力6浮=BA=2N-L5N=0.5N
(2)[2]由圖ACD可知,當(dāng)物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同,在水中的深度不同,彈簧測(cè)力
計(jì)示數(shù)相同,浮力的大小相同,則浮力的大小與深度無關(guān)。
(3)[3][4]由圖ABC可知,液體的密度不變,物體排開液體的體積不同,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同,
浮力大小不同,說明浮力大小與排開液體的體積有關(guān);由ADE可知,物體排開液體的體積相同,只有液體
的密度不同,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同,浮力大小不同,由此可得:物體在液體中所受浮力的大小跟液體的
密度有關(guān)。
、7XTF滔0.5N.1八-53
(4)[5]物體的體積V=%F=----=11八31/31CZ/1=5義1°m
p水g1x10kg/mx1ON/kg
mG2N.1八31/3
[6]物體的密度/?=—=-=--T_<23=4x10kg/m
VgV10N/kgx5xl0mo
4.(2023?哈爾濱)在探究“浮力大小與什么因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中:
(1)東寶測(cè)量物體A在水中所受浮力的方法如圖,由圖可知,物體受到的重力為N,物體受到
的浮力為N,浮力的方向是;
(2)偉鵬同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中獲得如下的數(shù)據(jù),分析表中的數(shù)據(jù)能否得到浮力大小與物體排開液體體積的
定量關(guān)系?若能,請(qǐng)寫出主要分析過程(可省略計(jì)算步驟)及結(jié)論;若不能,請(qǐng)說明理由_______。
實(shí)驗(yàn)次數(shù)浮力//N液體密度夕液(g/cm)排開液體體積M排/cm3
10.40.850
20.90.9100
3051.050
42.21.1200
50.61.250
【答案】①.3;②.1;③.豎直向上;④.見解析。
【解析】(1)[1]彈簧測(cè)力計(jì)的分度值是0.2N,稱量物體A的質(zhì)量時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的指針指在3.0處,
即物體受到的重力為3N。
⑵將A浸沒到水中后,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?N,則物體受到的浮力與=3N-2N=IN
[3]浮力的方向豎直向上。
(2)[4]由表中數(shù)據(jù)能得到浮力大小與物體排開液體體積的定量關(guān)系,推導(dǎo)過程如下:
①由1、3、5三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知%日=匕揩=%F5=5°cn?
由阿基米德原理可得&=必=辜1=5xlO-4m3-N/kg
P液1P液3夕液5
可得結(jié)論:物體排開液體的體積相同時(shí),物體所受到的浮力大小與液體的密度成正比。由此結(jié)論可得,
若第2次實(shí)驗(yàn)液體的密度為L(zhǎng)Og/cn?,則璃2=1.0N。若第4次實(shí)驗(yàn)液體的密度為L(zhǎng)Og/cn?,貝ij
F;孚4-2.ONo
③由第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及②中的兩組數(shù)據(jù)可知P液3=或2=P?4=l-0g/cm3
由阿基米德原理有如下關(guān)系式爭(zhēng)=等=雜=L0xl()4N/m3
V排3V排244
可得結(jié)論:液體密度相同時(shí),物體所受浮力大小與物體排開液體的體積成正比。
5.(2023?隨州)實(shí)驗(yàn)課上,老師和同學(xué)們測(cè)量鹽水的密度,他們用彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水(密度用
。水表示)、金屬塊A、鹽水以及不吸水的細(xì)線等器材完成了圖中實(shí)驗(yàn)。
■
■
A-
⑴要測(cè)量金屬塊A浸沒在水中的浮力,合理的測(cè)量順序是(選填“①一②”或“②一①”);
(2)計(jì)算金屬塊A浸沒在水中的浮力F=N;
(3)完成圖中各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)后分析可知:金屬塊A的浮力大小與(選填“液體密度”或“金屬
密度”)有關(guān);
(4)請(qǐng)推導(dǎo)出鹽水密度表達(dá)式0tt水=(用百、4、R、o水表示)。
【答案】①.①一②;②.1.3;③.液體密度;④.二?水。
((I耳-巴)
【解析】(1)[1]要測(cè)量金屬塊A浸沒在水中的浮力,先測(cè)量金屬塊A的重力,在測(cè)量金屬塊A浸沒
在水中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),合理的測(cè)量順序是①一②。
(2)[2]計(jì)算金屬塊A浸沒在水中的浮力為46-9示=A-/^=4.5N-3.2N=1.3N
(3)[3]如圖所示,改變了金屬塊A浸沒入液體的密度,故金屬塊A的浮力大小與液體密度有關(guān)。
(4)[4]在水中金屬塊A受到的浮力為6浮水
在鹽水中金屬塊A受到的浮力為F?&*=F-F3
因?yàn)榻饘賶KA都是浸沒在兩種液體之中,排開液體的體積和金屬塊A的體積相同,即收嚓
F「F2片—瑪
根據(jù)公式/浮=P?排可知
P水g「鹽水g
則鹽水的密度為夕鹽水=
(1)物體全部浸沒在水中時(shí),受到的浮力是N;
(2)觀察A、B、C、D四幅圖,可得出金屬塊受到的浮力大小與有關(guān);
(3)由D、E兩圖可得出結(jié)論:物體受到的浮力大小與有關(guān);
(4)小明還想用圖2所示裝置驗(yàn)證阿基米德原理:
①將裝滿水的溢水杯放在升降臺(tái)上,用升降臺(tái)來調(diào)節(jié)溢水杯的高度。當(dāng)逐漸調(diào)高升降臺(tái)時(shí),小明發(fā)現(xiàn)
隨著重物浸入水中的體積變大,彈簧測(cè)力計(jì)甲的示數(shù)變小,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)乙的示數(shù)會(huì)(選填”變
大”、“變小”、“不變”),若它們的變化量相等,則證明尸浮=G排;
②在圖2中,已知重物是底面積為lOOcm?,高為8cm,重為10N的實(shí)心長(zhǎng)方體,從重物剛接觸水面開
始,將升降臺(tái)緩慢上升6cm,則重物最終浸入的深度為cm(彈簧測(cè)力計(jì)每1N的刻度線間距為0.5cm)。
【答案】①.1;②.排開液體體積;③.液體密度;④.變大;⑤.4。
【解析】(1)[1]由圖A可知,金屬塊的重力G=4N,由圖D可知金屬塊浸沒時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)尸
=3N,則金屬塊浸沒在水中所受的浮力/浮=夕#=4N-3N=1N
(2)[2]由A、B、C、D四個(gè)圖可知,金屬塊排開水的體積不同,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同,受到的浮
力不同,據(jù)此可得出金屬塊受到的浮力大小與排開液體的體積有關(guān)。
(3)[3]由A、D、E三圖可知,排開液體的體積相同,而排開液體的密度不同,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不
同,浮力不相同,故可得出結(jié)論:物體受到的浮力大小與液體的密度有關(guān)。
(4)①[4]如圖2,小明將裝滿水的溢水杯放在升降臺(tái)上,用升降臺(tái)來調(diào)節(jié)溢水杯的高度,當(dāng)小明逐
漸調(diào)高升降臺(tái),重物浸入水中的體積變大,排開水的體積變大,根據(jù)/滓=0源排可知,重物受到的浮力
變大,所以彈簧測(cè)力計(jì)甲的示數(shù)尸=G-6浮變小。又因?yàn)橹匚锝胨械捏w積越來越大時(shí),溢出水的體
積變大、溢出水的質(zhì)量變大、溢出水受到的重力變大,所以彈簧測(cè)力計(jì)乙的示數(shù)變大。
根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小和排開液體的重力相等,所以彈簧測(cè)力計(jì)甲示數(shù)的變化
量和彈簧測(cè)力計(jì)乙的示數(shù)變化量相等,從而證明了尸浮=G排;
②[5]因平臺(tái)又上升后,由于物體受浮力,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)會(huì)減小,且彈簧測(cè)力計(jì)每1N的刻度線間距
為0.5cm,所以,設(shè)物體靜止時(shí)彈簧縮短了加m,此時(shí)物體浸入水中的深度為(6-A)cm,彈簧測(cè)力計(jì)示
1N
數(shù)為F=G----xh
0.5cm
即產(chǎn)=G-2N/cmX力
此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)拉力、浮力與物體重力平衡,所以同尸浮=6
即(10N-2N/cmXA)+1.OX103kg/m3X10N/kgX100X(6-A)X10-6m3=10N
解得A=2cm;所以重物浸入深度為6cm-2cm=4cm。
7.(2023?吉林)在“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,用密封透明的瓶子(質(zhì)量和厚度
不計(jì),裝有適量酸奶)替代原實(shí)驗(yàn)中的物體,如甲圖。
8N
Y-
T
A
U
甲乙丙
(1)將瓶子浸沒在水中,如乙圖,此時(shí)瓶子受到浮力為N?
(2)繼續(xù)向上提升彈簧測(cè)力計(jì),當(dāng)酸奶液面與水面相平時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如丙圖。由以上數(shù)據(jù)
可以得出:在液體密度一定時(shí),浮力大小與有關(guān)。
3
(3)通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以計(jì)算出酸奶的密度,P=kg/mo
【答案】①.4.5;②.排開液體的體積;③.1.2X103。
【解析】(1)[1]甲圖中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.8N,由于瓶子得質(zhì)量和厚度不計(jì),則酸奶的重力為
4.8N;乙圖中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.3N,根據(jù)稱重法測(cè)浮力,瓶子受到的浮力
尸浮尸小尸拉i=4.8N-0.3N=4.5N
(2)[2]浮力大小與液體密度和物體排開液體的體積有關(guān),繼續(xù)向上提升彈簧測(cè)力計(jì),液體密度不變,
排開液體的體積變小,丙圖中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大,根據(jù)稱重法測(cè)浮力,瓶子受到的浮力變小,由此可
以得出:在液體密度一定時(shí),浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)。
(3)[3]甲圖中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.8N,由于瓶子得質(zhì)量和厚度不計(jì),則酸奶的重力為&4.8N;
G4.8N八…
酸奶的質(zhì)量叫奶=工=歷£礫=0.48kg
丙圖中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.8N,根據(jù)稱稱重法測(cè)浮力,瓶子受到的浮力
尸浮2=小/拉2=4.8N-0.8N=4N
瓶子排開液體的體積%=—-=----;--------------;—=4xl0-4m3
F1M*乃普lxl03kg/m3xl0N/kg
由于瓶子得質(zhì)量和厚度不計(jì),酸奶液面與水面相平時(shí),酸奶的體積等于瓶子排開液體的體積;酸奶的
密度為總烹二及二⑶爪/加。
8.(2023?德陽(yáng))小張?jiān)谔骄俊案×Φ拇笮「男┮蛩赜嘘P(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,做了以下的部分操作。用同
一彈簧測(cè)力計(jì)掛著同一金屬物塊依次完成如圖所示的三次測(cè)量:
(1)乙圖所示的實(shí)驗(yàn)中,物塊受到的浮力大小為N;
(2)分析乙圖、丙圖,說明浮力的大小與有關(guān);
(3)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可計(jì)算出鹽水的密度為kg/m3o(已知水的密度為1.OXIO'kg/n?)
【答案】①.4;②.液體的密度;③.1.1X103。
【解析】(1)[1]由圖甲和圖乙可知,物塊受到的浮力大小為尸浮產(chǎn)6N-2N=4N
(2)[2]由圖乙和圖丙可知,浸入液體中的深度相同,排開液體的體積相同,液體的密度不同,彈簧
測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同,由稱重法可知浮力大小不同,可以得到浮力的大小與液體的密度有關(guān)。
(3)[3]物塊在鹽水中受到的浮力尸浮出小尸戟=6NT.6N=4.4N
物塊的體積V吐=梟=k]03kg/.lON/kg
g孚土卜FJ孚土卜4.4N
鹽水的密度為5=菊=黃=歷觥/際33
=l.lxl0kg/mo
9.(2023?貴州)探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中,某小組同學(xué)做了如下猜想:
2.2N
1.7N
A
77777777777777777777777777777777777777
ABC
A.浮力大小與物體浸入液體中的體積有關(guān):
B.浮力大小與液體的密度有關(guān):
(1)為了探究猜想A,同學(xué)們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
①使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)重力前,應(yīng)對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)在__________方向上進(jìn)行校零;
②校零后,將物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上,示數(shù)穩(wěn)定時(shí)如圖A所示,則物體的重力為N;
③如圖B,使物體的一部分浸入水中,示數(shù)穩(wěn)定后,讀出彈簧測(cè)力計(jì)此時(shí)的示數(shù)為2.2N,則此時(shí)物體
受到的浮力為N;
④繼續(xù)增大物體浸入水中體積,直至剛好浸沒在水中,觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減?。?/p>
⑤根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:液體密度相同時(shí),物體浸入液體的體積越大,受到的浮力
(2)在探究猜想B時(shí),同學(xué)們?cè)趫DC中加入濃鹽水,發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小,同學(xué)們因此得出結(jié)
論:浮力的大小與液體的密度有關(guān),浸入液體中的體積相同時(shí),液體密度越大,浮力就越大,從實(shí)驗(yàn)的過
程分析,這個(gè)結(jié)論可靠嗎?,理由。
【答案】①.豎直;②.2.7;③.0.5;④.越大;⑤.不可靠;⑥.不能保證物體浸入液體的體積
相同。
【解析】(1)①[1]由二力平衡可知,使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)物體的重力時(shí),物體所受重力與彈簧測(cè)力計(jì)
的拉力大小相等,方向相反,重力的方向豎直向下,彈簧測(cè)力計(jì)的拉力豎直向上,故在使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)
重力之前,應(yīng)對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)在豎直方向上進(jìn)行校零。
②[2]由圖A可知,彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.7N,則物體的重力為2.7N。
③[3]由②中可知,物體的重力為信2.7N,當(dāng)物體的一部分浸入水中后,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為
22.2N,則由排水法可知,此時(shí)物體所受浮力為廣浮=介42.7N-2.2N=0.5N
⑤[4]繼續(xù)增大物體浸入水中的體積,直至剛好浸沒在水中,此過程中物體浸入液體的體積逐漸增大,
彈簧測(cè)力計(jì)的拉力逐漸減小,而物體的重力不變,則由排水法可知,物體所受浮力逐漸增大,故可得出結(jié)
論:液體密度相同時(shí),物體浸入液體的體積越大,受到的浮力越大。
(2)[5][6]要探究浮力大小與液體密度的關(guān)系,應(yīng)保持物體浸入液體中的體積相同,由圖A中可知,
物體的重力為伍2.7N,由圖C中可知,物體完全浸沒在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為尸=1.7N,故此時(shí)物
體所受浮力為F^G-F=2.7N-1.7N=1.ON
由仆…人可知,物體的體積為"咻=小=1,1。屋黑lON/kgimn?
則該物體的密度為「物專=$IxlO-MoN/kg=Lkg/n?
故可知該物體密度等于水的密度,而在圖C中加入濃鹽水后,液體的密度逐漸增大,此時(shí)液體密度
大于物體密度,由物體的浮沉條件可知,此時(shí)物體會(huì)上浮,使得物體浸入液體中的體積減小,故可知該結(jié)
論不可靠,理由是不能保證物體浸入液體中的體積相同。
10.(2023?江西)【探究名稱】探究浮力大小與物體的形狀是否有關(guān)
【問題】某同學(xué)探究完浮力大小與液體密度和物體排開液體體積的關(guān)系后,還想知道浮力大小是否與
物體的形狀有關(guān)。于是,該同學(xué)進(jìn)行了如下探究。
【證據(jù)】該同學(xué)用一塊橡皮泥(不吸水)、一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水和細(xì)線,按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
①如圖a所示,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出橡皮泥的重力為N;
②如圖b所示,將橡皮泥捏成實(shí)心長(zhǎng)方體浸沒在水中,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);
③如圖c所示,將同一塊橡皮泥捏成實(shí)心圓柱體浸沒在水中,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);
④如圖d所示,將同一塊橡皮泥捏成實(shí)心球體浸沒在水中,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。
【解釋】
(1)圖b中橡皮泥受到的浮力大小為N;
(2)由以上實(shí)驗(yàn)可知,浮力大小與物體的形狀;
【交流】
(3)本實(shí)驗(yàn)在其它因素都相同的前提下,只改變物體的形狀來進(jìn)行探究。在物理學(xué)中,這種研究方
法稱為;
(4)第④步實(shí)驗(yàn)中,將橡皮泥從圖d位置向下移放到圖e位置時(shí),深度增加,橡皮泥所受浮力大
小(選填“變大”“變小”或“不變”),說明浮力大小與無關(guān);
(5)若用刻度尺和彈性較好的橡皮筋來替代彈簧測(cè)力計(jì),能否完成本實(shí)驗(yàn)的探究?
【答案】①.4;②.2;③.無關(guān);④.控制變量法;⑤.不變;⑥.深度;⑦.能。
【解析】[1]由圖a可知,彈簧測(cè)力計(jì)的所示是4N,所以橡皮泥的重力為4N。
(1)[2]由圖b可知,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是2N,橡皮泥受到的浮力尸;?=6^&=4N-2N=2N
(2)[3]由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,同一塊橡皮泥捏成不同形狀物體浸沒在水中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相同,由
稱重法可知浮力相同,說明浮力的大小與物體的形狀無關(guān)。
(3)[4]探究浮力的大小與物體的形狀的關(guān)系,保持其它因素都相同,只改變物體的形狀,用到控制
變量法。
(4)[5][6]在第④步實(shí)驗(yàn)中,將橡皮泥從圖d位置向下移放到圖e位置時(shí),深度增加,排開水的體
積不變,由阿基米德原理可知浮力大小不變,說明浮力大小與深度無關(guān)。
(5)[7]用刻度尺和彈性較好的橡皮筋來替代彈簧測(cè)力計(jì),用橡皮筋吊著橡皮泥浸入水中,記錄橡皮
筋的長(zhǎng)度,比較每次橡皮筋的長(zhǎng)度可以知道拉力的大小,從而比較浮力的大小,能完成本實(shí)驗(yàn)的探究。
11.(2022?邵陽(yáng))小軍同學(xué)在做“探究影響浮力大小因素”的實(shí)驗(yàn)時(shí),他用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一個(gè)實(shí)
心金屬塊,分別在下列四種情況下保持靜止(如圖所示)。請(qǐng)你幫助小軍同學(xué)完成以下問題:
(1)乙圖中金屬塊所受浮力為N;
(2)比較甲、丙、丁三幅圖可得出結(jié)論:浮力的大小與有關(guān);
(3)比較_____三幅圖可得出結(jié)論:浮力的大小與物體沒在液體中的體積有關(guān)。
【答案】①0.4;②液體的密度;③甲乙丙。
【解析】(1)[1]由圖甲所示,物體重力為2.7N,如圖乙所示,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為2.3N,物體所受
浮力為%=G—F=2.7N—2.3N=0.4N
(2)[2]比較甲、丙、丁三幅圖可得,物體排開液體中體積相同,液體密度不同,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不
同,可得圖丙中浮力為隼'=G-尸=2.7N—L7N=1N
圖丁中浮力為耳孚"=G—尸=2.7N—1.9N=O.8N
根據(jù)控制變量法可得結(jié)論:浮力大小與液體密度有關(guān)。
(3)[3]要得結(jié)論:浮力的大小與物體沒在液體中的體積有關(guān),根據(jù)控制變量法,需控制液體密度相
同,使物體沒在液體中體積改變,故應(yīng)比較圖甲乙丙。
12.(2022?蘇州)興趣小組探究影響浮力大小的因素。
(1)提出如下猜想
猜想1:與物體浸在液體中的深度有關(guān)
猜想2:與物體浸在液體中的體積有關(guān)
猜想3:與液體的密度有關(guān)
小組為驗(yàn)證上述猜想,用彈簧測(cè)力計(jì)、4個(gè)相同的小長(zhǎng)方體磁力塊、2個(gè)分別盛有水和鹽水的燒杯等,
按圖甲步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
①利用磁力將4個(gè)磁力塊組合成長(zhǎng)方體物塊;
②根據(jù)圖A、B、C的測(cè)量結(jié)果,小明認(rèn)為猜想1是正確的,小華卻認(rèn)為不一定正確。你覺得小華的理
由是;
③小華為了證明自己的想法,利用上述器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)D,根據(jù)A、B、D的測(cè)量結(jié)果,可得:浮力大小
與物體浸在液體中的深度無關(guān),請(qǐng)?jiān)趫DD中畫出她實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)方體物塊的放置圖;
④興趣小組進(jìn)一步研究得出浮力大小與物體浸在液體中的體積有關(guān):
⑤根據(jù)A、C、E的結(jié)果,得出浮力大小還與有關(guān)。
(2)小華把4個(gè)磁力塊組合成下圖,她還能探究浮力大小與的關(guān)系。
(3)愛思考的小明又進(jìn)一步研究水產(chǎn)生的浮力與水自身重力的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):取兩個(gè)相同
的容積均為300mL的一次性塑料杯甲、乙(杯壁厚度和杯的質(zhì)量不計(jì)),甲杯中裝入50g水,乙杯中裝入
100g水,然后將乙杯放入甲杯中,發(fā)現(xiàn)乙杯浮在甲杯中。這時(shí)甲杯中水產(chǎn)生的浮力為N;這個(gè)
實(shí)驗(yàn)說明,液體(能/不能)產(chǎn)生比自身重力大的浮力。(g取10N/kg)
【答案】①未控制物體浸在液體中的體積相同;②見解析;③液體的密度;④物體形狀;⑤1;⑥
能。
【解析】(1)②[1]由圖A、B、C可知,液體的密度相同,排開液體的體積和深度都不同,沒有控制
物體浸在液體中的體積相同,不能得到浮力大小與物體浸在液體中的深度有關(guān)。
③[2]為了研究浮力大小與物體浸在液體中的深度無關(guān),控制物體浸在液體中的體積相同,圖B中物
體被豎直吊起,排開液體的體積等于物體體積的一半,圖D中可以將物體水平吊起,讓物體的一半浸入液
體中,這樣可以保持物體排開液體的體積相同,浸入液體的深度不同,如圖所示:
由
0.48N
三三三三三三三;水
⑤[3]由圖A、C、E可知,物體排開液體的體積相同,液體的密度不同,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同,由
稱重法可知浮力大小不同,可以得到浮力大小與液體的密度有關(guān)。
(2)[4]把4個(gè)磁力塊進(jìn)行不同的組合,可以改變物體的形狀,將它們?nèi)拷]在同一液體中,排開
液體的體積相同,改變物體的形狀,可以探究浮力大小與物體形狀的關(guān)系。
(3)[5]乙杯處于漂浮狀態(tài),所以甲杯中水產(chǎn)生的浮力尸滓=6乙=/乙爐0.IkgX10N/kg=lN
[6]甲杯中液體的重力G甲=0甲支0.05kgX10N/kg=0.5N
因?yàn)镚甲〈尸浮
所以液體能產(chǎn)生比自身重力大的浮力。
13.(2021?成都)小虹利用彈簧測(cè)力計(jì)、實(shí)心圓柱體物塊、燒杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因
素有關(guān)。小虹提出如下猜想,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
猜想a:浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有關(guān):
猜想b:浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān);
猜想c:浮力大小與液體的密度有關(guān)。
(1)小虹確定了測(cè)量浮力的方法:用彈簧測(cè)力計(jì)先測(cè)出物體的重力G,接著將物體浸入液體中靜止時(shí),
讀出測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力%,可計(jì)算出物體所受的浮力F浮。其測(cè)量原理利用了;
A.%與G是一對(duì)平衡力
B.4孚與G是相互作用力
C.F浮與尸拉是相互作用力
D.F浮、%和弓是一組平衡力
(2)小虹的操作步驟及測(cè)量數(shù)據(jù)如圖所示。
由測(cè)量數(shù)據(jù)可得:B步驟中圓柱體物塊受到水的浮力為N;
(3)分析圖中A步驟與步驟的數(shù)據(jù),可以驗(yàn)證猜想a是錯(cuò)誤的;(填出步驟的序號(hào))
(4)進(jìn)一步學(xué)習(xí)了阿基米德原理之后,利用圖的測(cè)量數(shù)據(jù),還可以計(jì)算出其它一些物理量(水的密
度已知)。下列物理量中不能計(jì)算出的是o
A.物塊的體積B.物塊的密度C.鹽水的體積D.鹽水的密度
【答案】D;0.4;CD;Co
【解析】(1)[1]浸入液體中靜止的物體受豎直向下的重力,豎直向上的浮力和豎直向上的拉力保持
平衡,拉力、浮力和重力平衡,是一組平衡力,故選D。
(2)[2]由A圖讀出物體重力R2.4N,B圖彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)4=2N,物體受到的浮力
信B=G一線=2.4N-2N=0.4N
(3)[3]分析A、C、D三次實(shí)驗(yàn),物體浸在水中的深度增加,但所受浮力保持不變,由此驗(yàn)證猜想a
是錯(cuò)誤的。
(4)[4]A.由A圖讀出物體重力■2.4N,C圖讀出物體完全浸沒在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)4=1.4N,
物體此時(shí)所受浮力小c=G一或=2.4N—L4N=1N
又根據(jù)阿基米德原理的推導(dǎo)式%,計(jì)算出此時(shí)排開的水的體積
E浮c_IN
=lxlO4m3
「水glxlO3kg/m3xlON/kg
由于物體完全浸沒,物體的體積就等于排開的水的體積/=。水=卜1071113
G2.4N/3
B.物體的密度外=-=ixioFxlON/kg=24x1°3kg/m
C.不能算出的是鹽水的體積;
D.排開的鹽水的體積。鹽水=匕勿=。水=1XIO"m3
由E圖讀出物體浸沒在鹽水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)H=l.3N,此時(shí)受到的浮力
GE=G—穌=2.4N—1.3N=L1N
鹽水的密度夕鹽水=,孚E1.1N
=l.lxlO3kg/m3故選c。
3:
gV排鹽水10N/kgxlxl0^m
14.(2022?十堰)在“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,小明提出如下猜想:
A.可能與液體密度有關(guān)
B.可能與物體浸在液體中的體積有關(guān)
C.可能與物體密度有關(guān)
D.可能與物體浸沒在液體中的深度有關(guān)
他們領(lǐng)取的實(shí)驗(yàn)器材有:柱形鐵塊一個(gè)、彈簧測(cè)力計(jì)一個(gè)、一杯水(適量)、細(xì)線(體積忽略不計(jì))。
(1)只用這些器材,可以驗(yàn)證上述猜想中的B和(選填字母序號(hào))是否正確。
(2)如圖是探究猜想B的實(shí)驗(yàn)過程,將鐵塊懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下靜止在空氣中時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)
為E;將鐵塊部分浸入水中時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為此時(shí)鐵塊受到的浮力大小表達(dá)式為/浮=(用
題中物理量符號(hào)表示)。將鐵塊浸沒在水中時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為則KA(選填“大于”、“小
于”或“等于")。分析比較E、月、A的大小與浮力的關(guān)系,可以得到結(jié)論:鐵塊浸在水中的體積越大,
受到的浮力越大。
【答案】①D;②尸「私③大于。
【解析】(1)[1]實(shí)驗(yàn)中除了水以外,沒有其他液體,不能探究浮力與液體密度的關(guān)系,只有一個(gè)物
體,也不能探究浮力與物體密度的關(guān)系,可以通過改變物體在水中不同深度來探究浮力大小與物體浸沒在
水中的深度的關(guān)系。
(2)[2]根據(jù)稱重法可知:尸淳=--取
[3]鐵塊浸沒在水中時(shí),排開水的體積越大,受到的浮力越大,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小,所以
15.(2022?朝陽(yáng))小文利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
(1)通過______三個(gè)圖進(jìn)行比較,說明浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān);
(2)物體A浸沒在水中時(shí)受到的浮力是N,物體A的體積是m3;
(3)由圖示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出鹽水的密度是kg/m3;
(4)他還想探究“物體受到的浮力大小與其形狀是否有關(guān)”,于是找來薄鐵片、燒杯和水進(jìn)行實(shí)驗(yàn),
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
步驟一,將鐵片放入盛水燒杯中,鐵片下沉至杯底;
步驟二,將鐵片彎成“碗狀”再放入盛水的燒杯中,讓它漂浮在水面上。
①通過分析可知,第一次鐵片受到的浮力(選填“大于”、“小于”或“等于")第二次鐵片
受到的浮力;
②小文得到的結(jié)論是:物體受到的浮力大小與其形狀有關(guān),他得出錯(cuò)誤結(jié)論的原因是o
【答案】①.甲、丙、??;②.4;③.4X107①.1.1義1。3;⑤.小于;⑥.沒有控制物體排開
液體的體積相同。
【解析】(1)[1]探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關(guān)系,應(yīng)控制液體種類相同,深度不
同,故應(yīng)選擇甲、丙、丁圖;根據(jù)稱重法可知,物體在兩種情況下受到的浮力是相同的,故說明浮力大小
與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)。
(2)[2]由圖甲、丙可知,物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力尸浮=G—45N-1N=4N
即物體A浸沒在水中時(shí)受到的浮力是4N。
[3]物體排開水的體積等于物體的體積,由尸浮=Og限可得,物體排開水的體積
V=%___________=__4_x_1_0_』____
排水一夕水g1.0xl03kg/m3xl0N/kg
物體排開水的體積等于物體的體積,即/物體=嚓水=4乂10一針
即物體A的體積是4X10-4m3o
(3)[4]由圖甲、戊所示實(shí)驗(yàn)可知,物塊浸沒鹽水中所受浮力/浮凝水=6—尸=5N—0.6N=4.4N
此時(shí)物體排開鹽水的體積「排出水=/物體=4XI。-4!!?
由尸浮=0g/排可得,鹽水的密度蠹水=鹽水4;Ny3=Llx1°3kg/nT
g%鹽水10N/kgx4xl0m
即鹽水的密度是1.ixicAg/nr5。
(4)①[5]由物體的浮
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