探究影响浮力大小的因素及阿基米德原理-2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练

专题训练（九）探究影响浮力大小的因素及阿基米德原理

学习目标

1.通过实验和观察，探究物体形状、密度、体积以及液体密度等因素如何影响浮力大小。

2.掌握验证阿基米德原理的实验方法，包括实验器材的选择、实验步骤的制定、实验数据的记录和处理等。他

们应能够独立完成实验，并准确地收集实验数据。

3.经过实验操作，能够提升实验技能，包括精确测量、正确操作实验器材、合理设计实验步骤等。这些技能对

于未来的科学研究和实践应用都是非常重要的。

4.学会对实验数据进行分析和比较，找出实验结果与理论预测之间的关系，从而验证阿基米德原理的正确性。

同时，他们也需要能够分析实验中可能出现的误差，提出改进实验方法的建议。

5.在验证阿基米德原理的过程中，学生需要保持科学的态度，尊重实验事实，勇于面对实验结果与理论预测之

间的差异，并尝试找出原因。这种科学精神是进行科学研究和探索的重要基础。

专题解读

一、探究影响浮力大小的因素

首先，液体的密度是影响浮力大小的关键因素。根据阿基米德原理，浮力的大小等于物体所排开液体的重力。因此,

液体的密度越大，物体排开相同体积的液体所受到的重力就越大，从而浮力也就越大。

其次，物体排开液体的体积也是影响浮力大小的重要因素。当物体完全浸入液体中时，它所排开的液体体积就是它

自身的体积。排开的液体体积越大，浮力也就越大。这一点可以通过观察不同体积的物体在相同密度的液体中受到的浮

力大小来验证。

然而，值得注意的是，浮力的大小与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度以及物体在液体中是否运动等因素无

关。这是因为浮力是由液体对物体上下表面的压力差产生的，而这些因素并不会改变压力差的大小。

为了更好地理解这些影响因素，我们可以通过实验来进行探究。例如，可以设计实验来比较不同密度和体积的物体

在相同液体中受到的浮力大小，从而验证液体密度和排开液体体积对浮力大小的影响。同时，也可以设计实验来观察物

体在液体中不同深度和运动状态下受到的浮力大小，从而验证其他因素对浮力大小的影响。

总之，探究影响浮力大小的因素是理解浮力概念和原理的重要途径。通过深入学习和实践，我们可以更好地掌握浮

力的规律和应用，为未来的科学研究和实际应用打下坚实的基础。

二、验证阿基米德原理

首先，我们要明确阿基米德原理的具体内容。它指出，一个物体在静止的液体中受到的浮力大小等于它所排开

的液体的重力。这个原理可以用公式表示为：F^G排，其中F浮表示浮力，G排表示排开液体的重力。

其次，我们需要了解如何验证这一原理。实验是验证物理原理的重要手段之一。在验证阿基米德原理的实验中，

我们可以采用称重法来测量浮力的大小。具体步骤包括：将物体挂在弹簧测力计下，记录测力计的示数七；将物体

浸入液体中，记录此时测力计的示数F2；根据两次示数的差值计算出物体所受的浮力F^Fi-Fz。同时，我们还需要

测量物体排开液体的重力G排，可以通过测量排开液体的质量和重力加速度来计算。

在实验中，我们会观察到浮力的大小与排开液体的重力相等，从而验证了阿基米德原理的正确性。这一原理不

仅适用于液体，也适用于气体。

通过验证阿基米德原理的实验，我们可以深入理解浮力的产生原因和影响因素。同时，这一原理在实际应用中

也具有重要意义。例如，在船舶设计、潜水器浮沉控制、浮力测量等方面都需要应用阿基米德原理。

总之，验证阿基米德原理是理解浮力概念和原理的重要途径。通过实验和理论相结合的方法，我们可以深入探

究浮力的本质和应用，为未来的科学研究和实际应用提供有力的支持。

考向一：探究影响浮力大小的因素

1.（2023・湖北十堰•统考中考真题）如图是小青"探究浮力大小跟哪些因素有关"的实验，弹簧测力计示数的大

小关系是：4>£>6.

甲乙丙丁

（1）乙图中物块受浮力大小的表达式，F浮乙=;

（2）小青比较甲、乙、丙三图，得出浮力大小与深度有关的结论，有同学指出这个结论不可靠，原因是;

（3）如果实验中水的密度大于液体的密度，则弹簧测力计示数大小关系应满足玛"（选填"大于"、"等

于"或"小于"）O

【答案】片一月没有控制物体排开液体的体积相同小于

【解析】（1）田甲图中物体的重力大小等于片，乙图中弹簧测力计对物体的拉力大小为巴，根据称重法物块

受浮力大小的表达式

F谆=F、—外

(2)⑵比较甲、乙、丙三图可知，液体的密度不变，金属块排开的液体的体积不同，由于没有控制物体排开

液体的体积相同，所以不能探究浮力大小与深度的关系，因此，结论不可靠。

(3)⑶丙、丁两图物体全部浸没，排开液体体积相同，由于

P水＞P浪

根据%=0液g%可知

4孚水＞4孚液

根据/=G-与可知，在水中受到的浮力

4字水=耳—鸟

在某液体中受到的浮力

4字液=K-F4

则

片-玛＞£-瑞

因此

乙

2.(2023•黑龙江哈尔滨•统考中考真题)在探究“浮力大小与什么因素有关"实验中：

(1)东宝测量物体A在水中所受浮力的方法如图，由图可知，物体受到的重力为N,物体受到的浮力为

N,浮力的方向是;

(2)伟鹏同学在实验中获得如下的数据，分析表中的数据能否得到浮力大小与物体排开液体体积的定量关系?

若能，请写出主要分析过程(可省略计算步骤)及结论；若不能，请说明理由.

实验次数浮力七/N液体密度外(g/cn?)排开液体体积/E/cm3

10.40.850

20.90.9100

30.51.050

42.21.1200

50.61.250

【答案】31竖直向上见解析

【解析】（［）［1］弹簧测力计的分度值是0.2N,称量物体A的质量时弹簧测力计的指针指在3.0处，即物体受

到的重力为3N。

⑵将A浸没到水中后，弹簧测力计的示数变为2N,则物体受到的浮力

F存=3N-2N=1N

⑶浮力的方向竖直向上。

（2）⑷由表中数据能得到浮力大小与物体排开液体体积的定量关系，推导过程如下：

①由1、3、5三次实验数据可知

稀=%3=曝5=50cm

由阿基米德原理可得

^=^=^=5xlO-4m3-N/kg

「液I。液3夕液5

可得结论：物体排开液体的体积相同时，物体所受到的浮力大小与液体的密度成正比。由此结论可得，若第2

次实验液体的密度为1.0g/cm"则瑁2=LON。若第4次实验液体的密度为l.Og/cm',则埸4=2.0N。

③由第3次实验数据及②中的两组数据可知

夕液3=-2=或4=1Qg/城

由阿基米德原理有如下关系式

^=^=^=1.0xl04N/m3

%3%2%

可得结论：液体密度相同时，物体所受浮力大小与物体排开液体的体积成正比。

3.（2023•甘肃兰州•统考中考真题）小刚游泳时发现，人从浅水区走向深水区的过程中所受浮力逐渐变大。于

是他猜想浮力的大小可能与物体浸在液体中的深度有关。为了验证自己的猜想是否正确，他设计并完成了如图甲所

示的实验，并将详细的实验数据记录在表格中。

「

」

O

-h0

-=0

」

1--1-」

-=--

00---1

---2-o0

--I23--E---

1--1---2-

---33.4N-Z1=1

--4-E-.-二

2--2--3-

4二

--4-I-E-22

--5--二

---=-4Z2N

33三

-,6N-5-

-IE.-3二3

广

4-4-V-5-阿

-二

-44

-二

5-5-

-二

C5二5z8

丁

z4

z0

L6

L2

8

os.4

45679om

/z/c

乙

物块下表面所处深度h/cm0123456789

弹簧测力计示数尸/N4.64.23.83.43.02.62.22.22.22.2

物块所受浮力尸JN00.40.81.62.02.42.42.42.4

(1)表格中所缺数据为，请在图乙中画出浮力大小尸治物块下表面所处深度力之间的关系图

像;

(2)分析上述实验，请解释人从浅水区走向深水区时浮力为什么会变大？。；

(3)由图B和表中数据可知，物块下表面受到水的压强为Pa(AK=l-0xl03kg/m3)；

(4)为了继续探究浮力的大小是否与液体密度有关，他应该采取的操作是：o

012345678910切cm

【解析】(1)⑴由表中数据可知，深度为零时，弹簧测力计的示数是4.6N,物体的重力G=4.6N,当物块下表

面深度是3cm时，弹簧测力计的示数是3.4N,物块受到的浮力

F浮=G-F=4.6N-3.4N=1.2N

⑵由表中数据，利用描点法画出浮力和物块下表面深度的关系图像，如图所示:

（2）⑶由表中数据可知，物块没有全部浸入液体中，物块下表面深度越大，即排开液体的体积越大，受到的

浮力越大，人从浅水区走向深水区时，人排开水的体积在增大，人受到的浮力增大。

（3）⑷图B中弹簧测力计的示数是3.4N,由表中数据可知物块下表面的深度是3cm,物块下表面受到水的压

强为

33

p=p水gh=1x10kg/mx1ON/kgx0.03m=300Pa

（4）⑸若要探究物块所受浮力大小是否与液体密度有关，需改变液体的密度，要增加的器材是盐水，可将物

块完全浸没在装有盐水的杯中，观察弹簧测力计的示数，与图D比较得出结论。

4.（2023•黑龙江•统考中考真题）如图所示是物理兴趣小组探究"影响浮力大小的因索”的实验，根据他的实验

探究数据，请你回答下列问题：（/＞次=1.0xl03kg/m3）

,6N

液体

ABCDE

（1）由图可知物体浸没在水中受到的浮力尸后N；

（2）由图ACD可知，浮力大小与物体浸没深度（选填"无关"或"有关"）；

（3）分析此实验可得出：物体受到的浮力大小与和有关；

（4）经进一步计算可知物体体积产=m3,物体的密度片kg/m3o

【答案】0.5无关液体的密度物体排开液体的体积5x10-54xl03

【解析】（1）口]由图A可知物体的重力是2N,由图C可知物体浸没在水中的拉力是1.5N,物体浸没在水中受

到的浮力

Fff=G-F3=2N-1.5N=0.5N

（2）⑵由图ACD可知，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，在水中的深度不同，弹簧测力计示数相

同，浮力的大小相同，则浮力的大小与深度无关。

（3）[3]⑷由图ABC可知，液体的密度不变，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，浮力大小不

同，说明浮力大小与排开液体的体积有关；由ADE可知，物体排开液体的体积相同，只有液体的密度不同，弹簧测

力计的示数不同，浮力大小不同，由此可得：物体在液体中所受浮力的大小跟液体的密度有关。

（4）⑸物体的体积

F浮0.5N

=5xlO-5m3

0Kg1x1()3kg/m3x1ON/kg

⑹物体的密度

mG

2N33

"一丁一10N/kgx5xl(T5m3=4xl0kg/m

5.（2023・广东•统考中考真题）在"探究浮力大小与哪些因素有关"的实验中;

甲

（1）观察弹簧测力计的零刻度线、和分度值；调零时，弹簧测力计应在_________（选填"竖直"或"水

平”）方向上调零；

（2）如题图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块（可塑），测出重力，将它缓慢浸入水

中，记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度肌请根据实验数据，在图乙中画出物块所受

浮力尸浮随力变化的图像；

（3）分析图像可知：浸没前，〃增加，F浮._________；浸没后，〃增加，F注_________；（均选填"变大""变小"

或"不变"）

（4）若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的尸浮随〃变化的图像（选

填"相同"或"不同"）；

（5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，还需添加一种材料：0

【答案】量程竖直见解析变大不变不同酒精

【解析】（1）⑴⑵使用弹簧测力计前，应该先观察弹簧测力计的零刻度线、量程和分度值；调零时，应该在

竖直方向下拉动弹簧测力计，防止卡壳。

（2）[3]由甲图可得，物块重力G=1.0N,当物块慢慢浸入水中时，在竖直方向上只受竖直向上的拉力，浮力和

竖直向下的重力作用，即

当浸入水中深度为2cm时，此时弹簧测力计的示数为0.8N,则浮力为

%=G-七=1.0N-0.8N=0.2N

同理，当深度为4cm和6cm时，浮力分别为0.4N和0.6N；当物块完全浸入水中后，根据

F*=2遥%

随着浸入水中的深度增加，排开水的体积保持不变，所以浮力大小保持不变，如图所示

“斤浮/N

024681012h/cm

（3）⑷分析图像可知，物块浸没前，根据

F浮=2液g除卜=P双gSh

深度h增加，物块排开水的体积增加，浮力变大。

⑸物块浸没后，根据

深度h增加，物块排开水的体积等于物块的体积，此时排开水的体积保持不变，浮力大小不变。

（4）⑹若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，物块的高度和体积不变，但物块在浸入水中的过程中，排开水的

体积增加的速率变小，最后浸没水中时浮力依然会保持不变，故两次实验所得的F浮随h变化的图像会不相同。

（5）⑺若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，只需要增加密度不等于水的液体，重复上述实验，形成对

比数据。

考向二：验证阿基米德原理

6.（2022下•辽宁沈阳•八年级沈阳市第四十三中学校考期中）（一）小红设计了如图所示的实验来探究"浮力

的大小跟排开液体所受重力的关系"。

5N

IN旧10.5N

丙

(1)实验的最佳顺序是;

(2)物块A的密度为g/cm3；

(3)小红利用上述实验中的器材和木块，探究"漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德理”，

实验过程中步骤不需要弹簧测力计。(甲、乙、丙、丁)

(二)物理兴趣小组的小明同学想到，用排水法测某实心金属块的密度实验器材有小空桶、溢水杯、烧杯、量

筒和水实验步骤如下：

①让小空桶漂浮在盛满水的溢水杯中，如图甲；

②将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为20mL,如图乙；

③将烧杯中20mL水倒掉，从水中取出金属块，如图丙；

④将金属块放入小空桶，小空桶仍漂浮在水面，测得此时溢出水的体积为34mL,如图丁请回答下列问题：

(1)小明可得被测金属块的密度是kg/m3；

(2)图甲、图乙和图丁三个相比，溢水杯对桌子的压力是(选填"甲大"或"乙大"或"丁大"或"相等")；

(3)在实验步骤③和④中，将沾有水的金属块放入小空桶，测出的金属块密度将(填"偏大""不变"或

"偏小")。

【答案】丁甲乙丙2乙2.7xl03乙大不变

【解析】(一)(1)⑴实验中，应该先测出小桶的重力，再测出物体的重力，这样测完物体重力后，就可以

直接将物体放入水中，测出小桶和物体排开水的重力。故最佳顺序应该是：丁甲乙丙。

(2)⑵由图甲可知，物体的重力G=2N,物体排开水的重力

6排二信—%=1.5N—O.5N=1N

物体排开水的体积

小排=g=G排_________IN_________

=lxl0-4m3

S2水「水g1.0xl03kg/m3xl0N/kg

物体的体积

V=V^=lxlO^m3

物体的密度

G2N

ni_g_lON/kg

=2xl03kg/m3=2g/cm3

F-F-lxl0-4m3

(3)[3]物体漂浮在水面上时，受到的浮力等于自身重力，因此测出物体重力后就可以知道漂浮时受到的浮力,

故步骤乙不用弹簧测力计。

(二)(1)[1]由图甲和图乙可知，金属块的体积

V=V排水=20mL=20cm3

图丙中，将金属块取出，此时溢水杯中的水已经减少了20cm3,距离溢水口有一定的距离，再将金属块放入小

空桶，又溢出了34cm3的水，则小空桶和金属块排开水的总体积

噎水'=20mL+34mL=54mL=54cm3

此时小空桶受到的浮力等于金属块的重力，等于54mL水排开水的重力，即

F淳=G=p”g=1.0xl03kg/m3xlON/kgx54xlO_6m3=0.54N

金属块的质量

G0.54N八…一

m=——=---------=0.054kg=54g

glON/kg

金属块的密度

333

/?=^=_^T=2.7g/cm=2.7xl0kg/m

(2)⑵甲、乙、丙图中溢水杯中水是满的，即溢水杯中水深不变，由。=pg/7可知，溢水杯底受到水的压强

不变；图甲中小桶漂浮在溢水杯中，溢水杯对桌面压力

F杯+G桶+G水

乙图中金属块沉入溢水杯底，由浮沉条件知G排＜G金，溢水杯对桌面压力

Fz,=Gff+G楠+G水+G金-G排

所以F甲＜F乙；图丁中小桶及金属块浮在水面，溢水杯对桌面压力

心=6杯+6桶+G水+3金一6排,

由浮沉条件知G排'=G金，所以F丙=F甲；故乙大。

(3)[3]在实验步骤①和②中测得的金属块的体积一定，在实验步骤③和④中，将沾有水的金属块放入小

空桶，相当于减少了小空桶排开水的重力，增加了小空桶和金属块排开水的重力，而且其减少量等于增加量，故金

属块排开水的体积不变，所受浮力不变，则其重力、质量不变，所以根据可知，测出的金属块密度不变。

7.(2023下•山东德州•八年级校考阶段练习)小红设计了如图所示的实验来探究"浮力的大小跟排开液体所受

重力的关系"；

甲乙丙丁

(1)实验的最佳顺序是;

A.甲、乙、丙、丁

B.丁、甲、乙、丙

C.乙、甲、丁、丙

(2)图乙中物体受到的浮力是N；通过实验可得到的结论是：浸在液体中的物体，受到的浮力大小

等于它;

(3)设从左到右弹簧测力计的示数分别为用、B、用、F4,则可通过等式(用/八B、6、K表示)

来验证阿基米德定律；

(4)以下情况会影响结论的是；

A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口B.图乙中物体未全部浸没在水中

33

(5)将图乙中的水换成酒精(pBS=0.8xl0kg/m),物体受到的浮力；(选填"变大"、"变小"或"不

变")

(6)小红利用上述实验中的器材和木块，探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,

实验过程中步骤不需要弹簧测力计。(选填"甲"、"乙"、"丙"或"丁")

【答案】B1排开液体的重力Fi-F2=F3-F4A变小乙

【解析】(1)田为了减小实验误差，实验中最合理的实验顺序是：丁、测出空桶的重力；甲、测出物体所受

到的重力；乙、把物体浸在装满水的溢杯中，测出测力计的示数；丙、测出桶和排开的水受到的重力；故正确顺序

为：丁、甲、乙、丙，故B符合题意，AC不符合题意。

故选Bo

(2)⑵由图甲可知，空气中物体的重力为2N；由图乙可知，物体浸没在水中，弹簧测力计的示数为1N,则

物体在水中受到的浮力

F浮=64'=2脂：^小

[3]由图丁可知，空桶的重力

G楠=05N

由图丙可知，水和桶的重力

G总=1.5N

所以溢出水的重力

GW=G总-G桶=1.5N-O.5N=1N

由于物体在水中受到的浮力大小等于溢出水的重力，所以可得到的结论是：浸在液体中的物体，受到的浮力大

小等于它排开液体的重力。

(3)⑷根据计算结果，可见F斫G排，即

F1-F2=F3-F4

(4)⑸A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口，物体放入溢水杯时，先要使溢水杯满了才可以向外排水，故在

此过程中，物体受到的浮力大于排出的水的重力，故A符合题意；

B.图乙中物体未全部浸没在水中，物体排开液体的体积小，排开液体的重力小，浮力也小，仍然能得出浮力

等于排开的液体受到的重力，对实验没有影响，故B不符合题意。

故选A。

(5)⑹物体A全部浸入水中，物体的体积等于排开水的体积，将图乙中的水换成酒精，物体全部浸入酒精中,

物体排开酒精的体积等于物体的体积，酒精的密度小于水的密度，根据阿基米德原理F浮=p4gV排可知，物体受到的

浮力变小。

(6)⑺物体漂浮在水面上，受到的浮力等于它的重力，测量漂浮的物体受到的浮力时，不需要用弹簧测力计

提着物体，即乙步骤不需要弹簧测力计。

8.(2023下•辽宁沈阳•八年级沈阳市第四十三中学校考期中)如图，图1是小明同学验证阿基米德原现的实验

过程图，弹簧测力计花A、B、C、D四个步骤中的读数分别为G空桶=1N、4=2N、G物=3N、g=2N,

p*=1.0x103kg/m3,g取10N/kg。

二

-

-

-三

-

-三

-

-

-三

-

-

-三

Y

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