




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
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
^
T
>—
L
^
>
(
1
~
|甲乙丙
C
A
;
号)
(填序
序为
骤顺
作步
的操
合理
,最
误差
实验
减小
为了
(1)
说
),
桶表示
、G空
、巴
、耳
用G物
式时(
的关系
足
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 员工离职后的关怀计划
- 小班生活习惯培养的工作重点计划
- 2025年金属探测器项目发展计划
- 2025年股权融资顾问之股权私募项目总协调人暨财务顾问协议
- 折线统计图(教案)青岛版五年级上册数学
- 培训费退款协议(2025年版)
- 保安班长工作总结报告
- 做销售的工作简历模板
- 酒店评价员工的评语
- 物业供应链公司合作协议
- 大客户销售谋略课件
- 测控电路期末考试试题和答案
- 社会保障学(全套课件617P)
- 《博弈论》最完整版课件(加专题研究)
- 市人民医院卒中防治中心培训制度
- 荷叶圆圆 一等奖-完整版课件
- 医院换药室消毒隔离流程
- 纸板线设备基础知识培训53
- 九年级中考数学复习构思三角形复习课件
- 二年级有余数的除法口算题1000道
- 湖南省恶性肿瘤门诊放化疗定点医疗机构申请表
评论
0/150
提交评论