1、第二节 浮力的相关实验(建议答题时间：30 分钟)1. (2017 孝感 )下列 A、B、C、D 四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景请根据图示完成下面的填空第 1 题图(1)实验中所用圆柱体的重力为_N.(2)在情景图 B 中存在的错误是_(3)纠正错误后，继续实验，在情景 C 时圆柱体受到的浮力 F 浮 _N.(4)圆柱体排开的水所受的重力 G 排 _N.(5)实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力_物体排开水所受到的重力(6)纠正错误后，圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中，水对溢水杯底的压强_(选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”)2. (2017 巴中)某小组
2、同学利用水和酒精探究浮力大小与哪些因素有关，实验装置如图，通过多次实验，得出如下表所示实验数据：( 酒精 0.810 3 kg/m3)实验序号液体种类物体重力G/N测力计示数F/N物体所受浮力F 浮 /N排开液体体积V/cm3 水 3 100 水 2.5 1.5 150 水42 2 200 酒精 3.2 0.8 100 酒精 2.8 1.2 150 酒精42.4 1.6 200第 2 题图(1)第一次实验物体所受到的浮力为_N.(2)比较_ 三次实验可得出结论：同种液体，物体排开液体体积越大，所受浮力越大分析比较、(或、或、)可初步得出：排开液体体积相同时，液体密度_，物体受到的浮力越大(3)
3、第一次实验中，物体排开液体的重力 G_N通过比较每次实验物体受到的浮力和排开液体的重力，还可以验证_原理(4)该实验选用不同液体进行了多次实验，其目的是_(选填“寻找普遍规律”或“多次实验求平均值减小误差”)3. (2017 巴南区指标到校)夏天到了同学们都喜欢游泳，海燕同学在游泳时发现，人在水中越往深处走就觉得所受的浮力越大由此她猜想：“浮力的大小可能与物体浸入水中的深度有关或者与物体排开水的体积有关，”于是她回学校后，找来一个金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯和水等器材进行了如图 1 所示的探究第 3 题图海燕同学根据实验数据，绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入水中深度
4、变化的图像，如图 2 所示(1)分析图像 2 可知：描述金属圆柱体所受浮力变化情况的图像是_(选填“a”或“b”)物体排开水的体积越大，物体所受的浮力就_(选填“越大”或“越小”)，金属圆柱体浸没水中后所受浮力大小与金属圆柱体所处的深度_(选填“有”或“无”)关(2)海燕同学通过以上实验还测出了该金属圆柱体的密度；该金属圆柱体在空气中所受的重力为_N，当金属圆柱体完全浸没水中后所受的浮力是_N，该金属圆柱体的密度为_ kg/m 3.(3)为了研究浮力大小与液体密度的关系，在上述实验的基础上，海燕同学又增加了一个实验步骤：换用一杯密度不同的液体，将金属圆柱体浸没在液体中，观察弹簧测力计的示数，与
5、_(选填“乙”或“丙”)图比较可以得出结论(4)在研究浮力大小与液体密度的关系时海燕同学主要运用的科学探究方法是：_4. (2016 江津中学模拟)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时，小丽提出如下猜想：猜想一：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关；猜想二：浮力的大小跟液体的密度有关；猜想三：浮力的大小跟物体的密度有关(1)小丽用重为 3.2 N 的物体 A 做了如图 1 所示的实验，该实验验证了猜想_是正确的，实验中，物体 A 浸没时受到的浮力为 _N，方向_第 4 题图(2)如下表是小丽验证猜想二时收集的实验数据：液体种类物体 A 在液体中的状态弹簧测力计的示数/N物体 A 受到的浮力
6、/N酒精 浸没 1.4 1.8盐水 浸没 0.8 2.4分析表中数据和图 1 实验中_(选填“甲”、“乙”或“丙”)的数据可知：浮力的大小与液体的密度_(3)为验证猜想三，小丽选用了与物体 A 密度不同的物体 B 进行实验，她将物体B 逐渐浸入水中，容器中的水面上升至图示 O 位置时，发现棉线松弛，弹簧测力计示数为 0，如图 2 所示，取出物体 B 后，换上物体 A，并缓慢浸入水中，她在水面上升到_(选填“O 点之上”、“O 点”或“O 点之下”)位置时，读取弹簧测力计的示数，这样做是为了控制_相同，以便判断浮力的大小与物体的密度是否有关5. (2017 育才一诊)如图是探究物体在液体中所受浮
7、力、压强大小并利用浮力测量物体密度的实验，其中 A 和 B 是两个体积相等而密度不相等的圆柱体第 5 题图(1)由图中的 和可知，浮力的大小和圆柱体的密度_关(选填“有”或“无”)由_两图可知，浮力的大小和液体的密度有关图中，若将绳子剪断，物体将_(选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)(2)在图和 中，物体 B 在液体中处于相同的深度，则物体 B 底部受到液体的压强 p2_p3(选填“”、“”或“”)，在图的基础上，若要增大物体 B底部所受水的压强，则应将物体 B 放入图_(选填“”或“”)中所处位置(3)把物体 B 浸没在装满水的溢水杯中，将溢出的水全部装入小空桶里由图中的和可知，被物体 B
8、排开的水的重力是_N，物体 B 受到的浮力大小_它排开水的重力(选填“大于”、“等于”或“小于”)利用该实验，还可测量并计算出物体 B 的密度为_kg/m 3.(4)本实验中，主要采用了控制_不变6. (2017 巴蜀三模)某初中两个物理实验小组的同学，在实验中验证阿基米德原理第 6 题图(1)方案一，小刚用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验由图甲可知，石块浸没在水中受到的浮力 F 浮 _N，排开水的重力G 排 _N，发现 F 浮 G 排 ，造成这种结果的原因可能是_(填序号)A. 整个实验过程中，弹簧测力计都没有校零B. 石块吸水C. 步骤 C 中，石块浸没后，碰触到溢水杯的底部小刚改
9、正错误后，得到石块浸没在水中的浮力为 0.4 N，则石块密度为_kg/m3.(2)方案二：如图乙所示，小明同学将装满水的溢水杯放在升降台 C 上，用升降台来调节水杯的高度当小明逐渐调高升降台时，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计 A 的示数_(选填“变大”、“变小”或“不变”)，且弹簧测力计 A 示数的变化量_B 示数的变化量(选填“大于”、“小于”或“等于”)，从而证明了 F 浮 G 排 在这个过程中溢水杯对升降台 C 的压力_(选填“变大”、“变小”或“不变”)若已知重物为边长 10 cm、重 15 N 的实心正方体，重物刚接触水面后，升降台台面又升高 5 cm 时，弹簧测力计
10、的示数为 _N(弹簧测力计每 1 N 的刻度线间距为 1 cm)答 案1. (1)4.2 (2)溢水杯未注满水(或水面未跟溢水口相平) (3)1.2 (4)1.2 (5) 等于 (6)保持不变【解析】(1)弹簧测力计的分度值是 0.2 N，由图 B 可知，弹簧测力计的示数是4.2 N，即圆柱体的重力为 4.2 N；(2)图 B 情景，溢水杯中水面没有达到溢水口，当圆柱体浸在水中时，水不会马上溢出，使测得排开水的体积偏小；(3)图 C 测得圆柱体在水中时测力计的示数 F3 N，由称重法可知，浮力 F 浮GF 4.2 N3 N 1.2 N；(4)图 D 测得溢出的水和小桶的总重力 F11.8 N，
11、由图 A 测得空小桶的重力 F20.6 N，二者的差就是排开水的重力，G 排F 1F 21.8 N0.6 N 1.2 N；(5)实验数据表明，F 浮 G 排 ，即浸在水中的物体所受的浮力等于物体排开水所受的重力；(6)纠正错误后，溢水杯中的水已经达到溢水口，圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中，水会随着溢水杯口流出，溢水杯中水的深度不变，根据液体压强公式 pgh 可知，水对溢水杯底的压强保持不变2. (1)1 (2)(或 ) 越大 (3)1 阿基米德 (4)寻找普遍规律【解析】(1)物体所受浮力为 F 浮 4 N3 N1 N；(2)比较或可知，同种液体，物体排开液体的体积越大，所受浮力越大；比较、
12、或可知，在排开液体体积一定的情况下，液体密度越大，物体所受的浮力越大；(3)排开液体的重力 G 排 m 排 g 水 gV 排 110 3 kg/m310 N/kg100106 m31 N；通过比较每次实验物体受到的浮力和排开液体的重力关系，还可以验证阿基米德原理；(4)该实验选择不同的液体进行了多次实验，目的是使实验结论更具有普遍性3. (1)a 越大 无 (2)2.7 1 2.710 3 (3)丙 (4)控制变量法【解析】(1)物体浸入液体体积越大，浮力越大，弹簧测力计示数越来越小，当浸没时，浮力不变，弹簧测力计示数不变，故选 a；金属圆柱体浸没水中后所受浮力大小与金属圆柱体所处深度无关，只
13、与排开水的体积有关；(2)起始示数为金属圆柱体未浸入水中时的示数，故物体重力为 2.7 N；根据浮力方向为竖直向上，F 浮 GF 液示 2.7 N1.7 N1 N；根据 V 物 V 排 F浮 水 g10 4 m3，圆柱体的密度 1 N103 kg/m310 N/kg G物V物 g2.710 3 kg/m3；(3)利用控制变量法，保证浸入体积不2.7 N10 4 m310 N/kg变，故选丙图；(4)实验中海燕同学主要运用的科学探究方法是控制变量法4. (1)一 2.2 竖直向上 (2) 丙 有关 (3)O 点 物体排开液体的体积【解析】(1)图示实验中，物体浸入液体的密度不变，只是改变了浸入液
14、体的体积，所以探究的是浮力的大小跟物体排开液体的体积的关系，即猜想一由图1 知物体浸在相同密度的水中，由甲到乙再到丙，物体排开水的体积也越来越大，因此可得结论：在同种液体中，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大因为物体的重力为 G3.2 N，浸没在水中时弹簧测力计的示数 F1 N，所以物体浸没时受到的浮力是 F 浮 GF3.2 N 1 N2.2 N，浮力的方向是竖直向上的；(2)要探究浮力的大小与液体密度的关系，应保持物体排开液体的体积不变，只改变液体的密度题目中物体在酒精和盐水中浸没，则也必须在水中浸没，因此要分析表中的数据和上述实验中水浸没时即丙图的数据通过数据分析发现，在排开液体体积相
15、同时，物体在密度不同的酒精、水、盐水中受到的浮力不同，因此可得结论：浮力的大小与液体的密度有关；(3)因为我们已经知道了浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，因此探究浮力与物体的密度的关系时，就要在改变物体密度的同时，保持液体的密度和物体排开液体的体积相同，而实验始终在水中进行，所以只要保持物体排开水的体积相同即可因此，需要将物体 A 换成密度不同的物体 B，将 A 缓慢浸入水中，直到水面正好上升到 O 点位置时读出弹簧测力计的示数，这样做是为了控制物体排开液体的体积相同，以便判断浮力大小是否与物体密度的大小有关5. (1)无 下沉 (2) (3)1 等于 3.0 103 (4)物体
16、排开液体的体积【解析】(1)由图 可知：物体 A 受到的重力为 GA2 N，则 A 此时受到的浮力为 FA 浮 G A F12 N 1 N1 N；由图可知：物体 B 受到的重力为 GB3 N，则 B 此时受到的浮力为 FB 浮 3 N2 N1 N；由于 A 和 B 密度不相等，但它们所受的浮力相等，所以它们所受的浮力大小与物体的密度无关为了研究浮力的大小和液体的密度的关系，则应控制物体排开液体的体积相同，改变液体的密度，故应比较图和.在图中，物体 B 所受的浮力为 F 浮3G BF 3 3 N1.6 N1.4 N；若将图中的绳子剪断，物体 B 受到的重力大于浮力，故将下沉；(2)在图和中，已知
17、物体 B 在液体中处于相同的深度，又由于盐水的密度大于水的密度，根据 p gh 可知：物体 B 底部受到液体的压强 p2p 3.根据 pgh 可知：在液体密度相同时，深度越深，压强越大；则在图的基础上，若要增大物体 B 底部所受水的压强，应将物体 B 放入更深的深度，即图的位置；(3)由图中的和可知：物体 B 排开的水的重力 G 排G 水和桶 G 桶 1.4 N0.4 N1 N，物体 B 受到的浮力 F 浮 G BF 43 N2 N1 N，则 F 浮 G 排 物体 B 的质量 m 0.3 kg；由于 B 浸没在GBg 3 N10 N/kg水中，则 B 的体积 VV 排 110 4 F浮 水 g
18、 1 N1.0103 kg/m310 N/kgm3，故 B 的密度 3.010 3 kg/m3；(4) 本实验用到了控制mV 0.3 kg110 4 m3变量法，主要控制了物体排开液体的体积不变，改变液体的密度6. (1)0.5 0.4 B 、C 510 3 (2) 变小 等于 不变 12.5【解析】(1)根据 F 浮 G F 可知，石块浸没在水中受到的浮力 F 浮 F1 F32 N1.5 N0.5 N；排开水的重力 G 排 F4 F21.9 N1.5 N0.4 N， F 浮 G 排 ；若弹簧测力计都没有校零，那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数，所得浮力与排开水的重力大小应不变，A
19、不可能；若石块吸水，溢出的水会减少，则所测 F4减小，利用 G 排 F4 F2可得 G 排 偏小，B 有可能；步骤 C 中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部，容器对石块有支持力，测得 F3偏小，利用 F 浮 F1 F3可知， F 浮 偏大，C 有可能，故选 B、C；石块浸没在水中，可得： V 物 V 排 410 5 m3，所以石块密度：m溢 水 G排 水 g 0.4 N1.0103 kg/m310 N/kg 510 3 kg/m3；(2)重物mV排 GV排 g F1V排 g 2 N410 5 m310 N/kg浸入水中的体积越来越大时，排开液体的体积变大，根据 F 浮 液 gV 排 可知，重物受到
20、的浮力变大，重物重力 G 不变，因为 F 浮 G F 示 ，所以弹簧测力计 A的示数变小；又因为重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大，所以弹簧测力计 B 的示数变大；根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，所以弹簧测力计 A 示数的变化量和弹簧测力计 B 的示数变化量相等；将烧杯、水和物体看做一个整体，容器对升降台 C 的压力等于空杯和杯内水的总重力与物体的重力之和再减去物体受到的拉力(大小等于测力计的示数)，即： F 压 G 杯 G 杯内水 G 物 F 示 ，而 G 物 F 示 F 浮 ，所以 F 压 G 杯 G 杯内水 F 浮 ，根据阿基米
21、德原理， F 浮 G 排水 ，所以 F压 G 杯 G 杯内水 G 排水 ，因为杯内的水和排出的水的总重等于原来杯子里的水重，是一个定值，所以在这个过程中容器对升降台 C 的压力不变；物体未浸入水中时，弹簧测力计示数等于 G，平台上升后，因为物体受浮力，所以弹簧测力计示数会减小，且弹簧测力计每 1 N 的刻度线间距为 1 cm，设物体静止时弹簧缩短了 h cm，此时物体浸入水中的深度为(5 h) cm，弹簧测力计示数为：F G1 N/cmh，此时弹簧测力计拉力、浮力与物体重力平衡，所以： F F 浮 G，即：(15 N1 N/cmh)1.010 3 kg/m310 N/kg100(5 h)106 m315 N，计算得出： h2.5 cm，所以弹簧测力计数： F15 N1 N/cm2.5 cm12.5 N.
