专题07 浮力相关实验（原卷版）

专题07浮力相关实验【知识储备】探究浮力大小跟哪些因素有关由于液体对物体浮力的大小跟液体的密度和排开液体的体积有关，所以在进行实验探究时要运用控制变量法．(1)探究浮力大小与液体密度的关系时，要保持物体排开液体的体积不变，改变液体的密度；(2)探究浮力大小与物体排开液体体积的关系时，要保持液体的密度不变，改变物体排开液体的体积．探究物体的浮沉条件浸没在液体中的物体可以有两种方法来判断物体的浮与沉(1)根据物体在液体中受到的浮力与重力的大小关系来判断：当F浮＞G时，物体上浮；当F浮＜G时，物体下沉；当F浮＝G时，物体悬浮．(2)根据液体密度与物体密度的相对大小来判断：当ρ液＞ρ物时，物体上浮；当ρ液＜ρ物时，物体下沉；当ρ液＝ρ物时，物体悬浮．利用浮力知识测密度的实验(1)若ρ物＞ρ液，物体完全浸入液体中，根据阿基米德原理公式F＝ρ液gV排及称重法公式F浮＝G－F，可求出V排＝eq\f(G－F,ρ液g)；又因为G＝mg＝ρ物gV物，此时V物＝V排，可得ρ物＝eq\f(G,G－F)ρ液．根据此式，已知ρ液，可求出ρ物；已知ρ物，可求出ρ液．(2)若ρ物＜ρ液，物体漂浮在液面上，根据物体漂浮条件G物＝F浮＝ρ液gV排；利用大头针可使物体完全浸入液体中，求出物体的体积V；物体的密度ρ物＝eq\f(m,V)＝eq\f(G物,Vg)＝eq\f(ρ液V排,V).【专题突破】1．小明同学利用烧杯、弹簧测力计、细线、水、密度计来测量金属块和液体的密度。（已知ρ水＝1.0x103kg/m3，g＝10N/kg）（1）用弹簧测力计测量金属块的重力，其示数如图A所示，可求出金属块的质量m＝kg。（2）金属块的密度ρ＝kg/m3。（3）利用密度计可以直接测量出液体的密度，将其插入被测液体中，待其静止后直接读取液面处的刻度值即为该液体的密度值小明同学将密度计放入甲液体中，其示数如图C所示，则甲液体的密度ρ＝kg/m3。（4）小明同学将密度计放入乙液体中，如图D所示，比较C、D两图可知ρ甲ρ乙（选填“＞”、“＜”或“＝”）。2．如图所示，小亮在做探究“圆锥体所受浮力大小与哪些因素有关”的实验，两个相同的容器中分别装有水和某种液体，请你回答下列有关的问题：（1）A图中，弹簧测力计拉着圆锥体静止，拉力与力是一对平衡力；由图中步骤A、B、C可得出结论：物体受到的浮力大小与有关；根据图实验可得出：浮力的大小与排开液体的密度有关。在E图中，圆锥体所受液体的浮力是N；（2）F图中，用弹簧测力计拉着圆锥体从其底部刚好接触水而开始缓慢下降进入水中，直到快接触到杯底，能大致反应圆锥体所受水的浮力F浮的大小与物体进入水中的深度h深关系的图象是下图中的（填字母）；（3）根据图中的实验数据，可计算出圆锥体的密度是kg/m3；（4）实验完成后，小刚取下合金块，他发现竖直向上提着弹簧测力计拉环时，指针对准了“0.1N”刻度线，则第（3）问中算出的圆锥体密度相对真实值（选填“偏大”、“偏小”或“仍准确”）。3．小明学习压强和浮力知识后，利用水和饮料、两个完全相同的杯子进行了如图甲所示的实验，将同一合金块依次浸没到质量相同的水和饮料中，g取10N/kg，请根据图中信息回答下列问题：（1）物体浸没后（不接触容器底），容器底受到的液体的压强分别为p水和p饮料二者的大小关系为：p水p饮料（选填“＞”、“＝”或“＜”）。（2）饮料的密度是kg/m3。（3）小明进一步分析在合金块浸没的条件下，弹簧测力计的拉力F与液体密度ρ液关系，图乙中能正确表达二者关系的图象是（选填“a”、“b”“c”或“d”其中d是较粗的那条弯曲的线）。（4）根据（3）的分析，小明将弹簧测力计改装成测液体密度的密度秤，则他利用这套器材能测量的液体密度最大值为：kg/m3。4．在探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验中，实验装置如图甲所示，小明利用了物体A、烧杯、水、盐水、细线等器材进行实验，实验数据如下表。实验次数物体A的状态测力计的示数F/N1A的13162A的12153A浸没在水中124A浸没在水面下不同深度125A浸没在盐水中11.4（1）由图甲可知，物体A受到的重力为N。（2）分析第1、2、3、4次实验数据可知，物体所受浮力的大小与物体有关，分析第3、5次实验数据可知，物体所受浮力的大小与有关。（3）分析表格中的实验数据可知，盐水的密度为g/cm3。（4）小明发现，物体A浸没在不同液体中时弹簧测力计的示数不同。她又找来密度已知的多种液体，把物体A分别浸没在不同液体中进行多次实验，绘制出弹簧测力计示数F与液体密度ρ液的关系图象如图乙所示，如果将此测力计改装成测量液体密度的密度计，则待测液体的密度不应超过kg/m3。5．某小组同学用如图所示装置，研究圆柱体在水中下降的过程中弹簧测力计示数的变化情况。他们先用弹簧测力计将圆柱体悬挂在空气中，此时弹簧测力计的示数为F0，然后将圆柱体浸入到水中并缓慢下降，并将圆柱体下表面到液面的距离h、弹簧测力计示数F、F0与F的差值ΔF记录在表中。实验序号h（厘米）F（牛）ΔF（牛）129.20.8248.41.6367.62.4487.22.8①分析实验序号1、2与3数据中ΔF和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水中，。②进一步分析表中数据，可得实验中圆柱体重力为牛，高度为厘米。③实验中继续增大圆柱体浸入水的深度，发现弹簧测力计示数突然变小至零，原因是。④实验过程中小组同学观察到，圆柱体缓慢浸入水的过程中，容器中水面会上升，由此想到容器底部受到水的压力会增加。若将水对容器底部压力的增加量记为ΔF水，请运用所学物理知识判断ΔF水和ΔF的大小关系，并说明理由。6．小明将一只装有水的透明薄塑料袋扎好口之后放入水槽，发现塑料袋内外水面相平。（g＝10N/kg，π≈3，ρ水＝1.0×103kg/m3）（1）根据二力平衡可知水袋受到的浮力等于其重力，根据的现象，可知水袋的重力等于排开水的重力，从而可初步验证物体受到的浮力等于其排开液体的重力。（2）小明发现水槽内悬有一条用细线拉着的假鱼（如图甲所示），他解开线将假鱼放入塑料袋内的水中将袋口扎紧后仍置于水面上，此时塑料袋内外水面情况为（内高外低/内低外高/仍然相平）。（3）小明用一只如图乙所示的薄底圆柱状玻璃筒来替代塑料袋进行实验，圆筒水平截面内侧圆半径为R1＝5cm，外侧圆半径为R2＝6cm。在筒壁外侧从底端起沿竖直方向向上标有显示高度的刻度，零刻度在的筒外侧最底端。（设玻璃密度为ρ玻，水的密度为ρ水，且ρ玻＞ρ水）步骤一：小明先使圆筒开口向上直立漂浮于水面。步骤二：小明使圆筒直立漂浮于水面后，在圆筒内缓慢注入少量某种未知液体。记录下此时筒内液面和筒外水面在筒外壁上的刻度值h1、h2（如图丙所示）。步骤三：再分批添加液体，记录多组h1、h2数据。实验数据测量、记录完成后，小明通过描点作图的方法作出h1﹣h2图像（如图丁所示）。请思考：①在实验步骤一中，如果小明向筒内缓慢注水，（能/不能）实现处于竖直漂浮状态的圆筒内外水面相平。②圆筒的重力为多大？③该液体密度值为多大？④若筒底厚度不能忽略且为d，则小明在实验中，小明所测量的液体密度测量值与真实值相比较会（偏大/偏小/无影响）。7．某同学利用电子秤探究影响浮力大小的因素，其操作如下：（1）将玻璃杯放在电子秤上，按清零键，电子秤示数为“0”，向玻璃杯中倒入适量的水，在水面处做好标记；（2）如图甲所示，将玻璃杯放在电子秤上，用细线吊着质地均匀的圆柱体，将一半体积浸在水中，电子秤的示数为m1；（3）如图乙所示，将圆柱体浸没在水中，电子秤的示数为m2（m2＞m1），由此可知浮力的大小与有关，逐渐增大圆柱体所处的深度，但未接触玻璃杯底部，电子秤的示数保持不变，由此可得出结论：物体所受的浮力与；（4）取出圆柱体，将玻璃杯中的水倒净，向玻璃杯中倒入果汁，直到液面到达标记处。如图丙所示，将擦干的圆柱体浸没在果汁中，电子秤的示数为m3（m3＞m2），这说明果汁的密度比水的密度；（5）如图丙所示，圆柱体浸没果汁后（未接触玻璃杯底部）和未浸入果汁时相比较，电子秤示数的增加量Δm＝（用所测的物理量表示），如果圆柱体浸入果汁过程中，溢出一些果汁落在电子秤的秤盘上，那么对电子秤示数增加量的计算结果有无影响？。8．小明在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，他设计了如图所示的装置进行探究，把同一金属块浸入甲、乙两种体中，记录数据如下：液体次数浸入体积A示数/NB示数/N浮力/N甲105.02.002一半4.12.93全部3.23.81.8乙405.02.005一半4.32.70.76全部3.63.41.4（1）表格中空缺的数据应为N。（2）分析比较实验次数，可知：当排开液体的体积（浸入的体积）相同时，物体受到的浮力与有关。（3）分析比较金属块受到的浮力与它排开液体受到的重力，可知：。（4）分析表格中的数据，可知ρ甲ρ乙。（选填“＜”、“＝”或“＞”）（5）分析表格中的数据，可知ρ甲＝ρ物。9．在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，某小组同学用如图甲所示的装置，将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中，为了便于操作和准确收集数据，用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积，实验数据如表所示。（1）分析表中数据，可计算出第1次实验中物体所受的浮力F＝N；（2）通过比较和分析每次实验中的数据，可初步得出结论：物体受到的浮力大小等于；（3）小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图乙所示的实验，并得出浮力的大小与物体的形状有关的结论，小红认为结论不正确，主要原因是；（4）聪明的小明想利用图甲这套装置把弹簧测力计改装成一个能测液体密度的密度秤。如图丙所示，他先在弹簧测力计下挂上一个重2.5N的物块，当他把物块浸没在水中时，如图丁所示，弹簧测力计的读数为1.5N，他就在1.5N处对应标上1.0g/cm2的字样；当他把物块擦干后浸没在酒精中时，如图戊所示，应该在弹簧测力计刻度盘的N处对应标上0.8g/cm3的字样。液体种类实验序号物体重力G（N）弹簧测力计示数F（N）物体受到的浮力F浮（N）排开液体体积V排（cm3）水的密度为1.0g/cm3121.55021.01.010030.51.5150酒精的密度为0.8g/cm3421.60.45051.20.810060.81.215010．某同学利用弹簧测力计、实心金属块、细线、水和酒精等器材探