初中物理尖子生自主招生培优讲义版块10 浮力 专题10-7　浮力相关实验 （学生版）

页专题10-7浮力相关实验知识·解读探究浮力大小的实验一般有两类：一是探究影响浮力大小的因素，二是验证阿基米德原理的实验。一、根据称重法F浮二、采用控制变量法探究影响浮力大小的因素；三、会设计实验验证阿基米德原理。典例·解读例1、小冉在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.1N的弹簧测力计，底面积为5cm2、高度为6cm的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯若干，水，密度未知的某种液体，细线等。(1)小冉进行了如图所示的实验：A步骤所示弹簧测力计的示数为_________N；用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)，并将其示数记录在下表中：弹簧测力计示数/N2.62.52.42.42.3(2)在实验步骤B中铜块所受浮力F浮=_________N。(3)分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟__________________有关；分析实验步骤A、E、F，可以说明浮力大小跟_________有关。(4)小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是________________kg/m3(结果保留一位小数)，还算出了步骤B中铜块下表面受到水的压强是_________Pa，并发现步骤B、C、D中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐_________(选填“增大”或“减小”)。(5)小冉在步骤B的基础上继续探究：保持铜块下表面所处的位置不变，把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上，缓慢向烧杯内加水，发现弹簧测力计的示数逐渐_________(选填“增大”或“减小”)；当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出)，烧杯底部受到水的压强增加了Pa。(已知在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm)【答案】【答案】(1)2.7(2)0.1(3)排开液体的体积液体的密度(4)1.3×103200增大(5)减小420．【解析】本题考查探究浮力大小的实验。(1)测力计的分度值为0.1N，由指针位置可知，A步骤所示弹簧测力计的示数为2.7N。(2)由表格数据可知，在实验步骤B中拉力为2.6N，则步骤B中铜块所受浮力F浮=G-F拉=2.7N-2.6N=0.1N；(3)由A、B、C、D所示实验可知物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大，由此可知：浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关。由A、E、F实验可知，物体排开液体体积相同而液体密度不同，物体受到的浮力不同，这说明物体排开相同体积的液体时，所受浮力大小跟液体密度有关。(4)V=5cm2×6cm=30cm3=3×10-5m3，浸没时，V排=V，在F图中，F浮′=2.7N-2.3N=0.4N，由F浮′=ρ液gV排可得：ρ液=QUOTE=QUOTE≈1.3×103kg/m3；由浮力产生的原因可知，步骤B中铜块下表面受到水的压力F=F浮′=0.1N。下表面受到水的压强p=QUOTE=QUOTE=200Pa，由B、C、D中数据可知，F拉逐渐减小，根据F浮=G-F拉可知，浮力增大，即下表面受到水的压力增大，受力面积不变，由p=QUOTE可知，p逐渐增大，即铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐增大。(5)缓慢向烧杯内加水，排开水的体积增大，则浮力变大，根据F浮=G-F拉可知，弹簧测力计的示数逐渐减小；由F浮=ρ水gV′排可得：V′排=QUOTE=QUOTE=1×10-5m3，此时铜块浸入水的深度：h1′=QUOTE=QUOTE=0.02m=2cm，故当圆柱体完全浸没时，浸没深度h=6cm，故受到的浮力F浮″=QUOTE×F浮′=QUOTE×0.1N=0.3N，由于在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm，因此当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出)，此时拉力减小0.3N-0.1N=0.2N，则弹簧的长因此当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出)，此时拉力减小0.3N-0.1N=0.2N，则弹簧的长度缩短0.2cm=0.002m，因此应该倒入的水的高度Δh=6cm-2cm+0.2cm=4.2cm因此烧杯底部受到水的压强增加值Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4.2×10-2m=420Pa例2、小强为了“探究浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”，做了如下的实验：(弹簧测力计每小格示数为0.5N).(1)请在A图中画出被测物体所受力的示意图。(2)你认为更为合理的实验顺序是___________________________。(3)通过实验你得到的结论是：浸在液体中的物体，所受浮力的大小等于__________________。(4)请你根据小强在实验中获得的数据，计算物体的体积是_________m3；你认为通过本实验获得的数据_________(选填“能”或“不能”)计算出此物体的密度。(5)请你指出实验中的注意事项(说出一条即可)。___________________________。【答案】【答案】(1)如图(2)DABC或ADBC(3)物体排开液体所受到的重力(4)1×10-4能(5)物体要缓慢浸入水中，弹簧测力计要尽量竖直，弹簧测力计要调零等，合理即可．【解析】此题是探究阿基米德原理的实验，要注意步骤的排列和计算等问题。(1)在A图中，由于没有浸入水中，所以它只受重力和拉力两个力的作用，并且属于平衡力。(2)排列实验顺序时，一定要注意不能最后测量空桶的重力，因此排列顺序为ADBC或DABC。(3)通过实验发现，浸在液体中的物体，所受浮力的大小等于物体排开液体所受到的重力。(4)通过实验发现小桶的重力G0=0.5N，排开水和桶的总重力G=1.5N，因此排开水的重力G排=G-G0=1N，因此排开水的质量m排=0.1kg，则排开水的体积V排=1×10-4m3，由于浸没，排开水的体积等于物体的体积，根据密度公式ρ=QUOTE即可求得密度。(5)实验中，注意弹簧测力计的使用注意事项(比如：调零、要竖直拉着物体等)、物体要缓慢浸入水中。培优·训练一、选择题1、小英同学在探究“浮力的大小等于什么”时，做了如图所示的实验，四步实验中弹簧测力计的示数F1、F2、F3、F4，下列等式正确的是()A.F浮=F2-F3B.F浮=F4-F3C.F浮=F2-F1D.F浮=F2-F4二、填空题1、某同学利用一只弹簧测力计和装有适量水的杯子，测出了一颗小石块的密度。测量方法如下：(1)用细线将小石块拴好，用弹簧测力计测出它的重力，记为G；(2)再将小石块浸没在水中，用弹簧测力计测出石块受到的拉力，记为F；利用测出的物理量可得：小石块在水中受到的浮力是_________，小石块的密度ρ＝_________(水的密度用ρ水表示)。2、小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。(1)在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，研究浮力与_______________的关系；根据A与E两图所标的实验数据，可知物体浸没在盐水中所受的浮力为________N。(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关。(3)在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为________kg/m3。3、某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照如图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系．(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为________N.(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为________N.石块排开的水所受的重力可由________(填字母代号)两个步骤测出．(3)由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于____________________．(4)为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是________．A.用原来的方案和器材多次测量取平均值B.用原来的方案将水换成酒精进行实验C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验(5)另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则________(选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论．4、芳芳进行探究鸡蛋受到浮力大小与哪些因素有关。如图，请仔细观察图，并回答下列问题：(1)从A、B两图可知，鸡蛋在水中受到的浮力是________N。(2)根据B、C两图实验，芳芳就得出了鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关。你认为这种探究方法对吗？________(选填“对”或“不对”)，如果不对，理由是________________________________。5、八年级6班的同学用如图所示的实验装置探究“浮力的大小与物体排开液体的体积的关系”，实验中物体排开液体的体积，可由物体上的刻度线显示出来。小刚通过实验得到了表一中的实验数据。10.8×1034021.70.325021.60.436021.50.5表一(1)分析表一中的实验数据，小刚得出的实验结论是______________________________________-。(2)小刚在和小强进行交流时发现，小强虽然和自己得出了相同的实验结论，但实验中使用的液体和记录的实验数据并不完全一样。表二为小强记录的实验数据。表二11×1034021.60.425021.50.536021.40.6他们在对两人的实验数据进行综合分析后，发现：浮力的大小除了与排开液体的体积有关外，还与___________有关。(3)在对比两人数据时他们还发现，即使在不同液体中，物体也能受到一样大的浮力。而且浮力大小相等时，酒精的密度小，排开酒精的体积就大；水的密度大，排开水的体积就小。受此启发，小强提出了关于浮力大小的一个新的猜想：浮力的大小可能跟___________相等。(4)于是，两人又用如图所示的装置进行了多次实