【备考2023】浙教版科学中考“临阵磨枪”专题训练(十六):浮力的实验探究【word,含解析】

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名称 【备考2023】浙教版科学中考“临阵磨枪”专题训练(十六):浮力的实验探究【word,含解析】
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资源类型 教案
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2023-04-07 10:23:05

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1.为了直观验证阿基米德原理,小明改进了实验装置,如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上。在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下面放一小杯。铁架台的支架上放置一只溢水杯,溢水杯跟金属块、粗铁丝框、小杯都不接触。
(1)平稳缓慢地抬高放有溢水杯的支架,使金属块完全浸没入水中(如图甲→乙→丙),在此过程中,弹簧测力计示数保持不变,说明    。
(2)然后再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面(如图丁),可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为  牛,此时浮力的测量数值将比真实数值    (填“偏大”或“偏小”),原因是   。
2.阿基米德原理告诉我们:“浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力”。小刚在学习了该原理后思考:物体受到浮力的大小难道只跟物体排开液体的重力大小有关吗?于是他猜想:物体受到的浮力大小可能还跟物体的密度和浸入液体中的深度有关。为了验证猜想,他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块进行了如图所示的实验。
(1)要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关,小刚应该选取图中的A、B、D、E等步骤进行对比。小刚已经知道铜的密度大于铁的密度,那么根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块所受到的浮力   (选填“大于”、“等于”或“小于”)铁块所受到的浮力。由此得出物体所受的浮力大小与物体的密度  (选填“有关”或“无关”)。
(2)小刚根据图中B、C、D三步进行对比分析,发现随着物体浸入液体中深度的增加,物体所受到的浮力在变大,于是他就得出了物体所受浮力的大小跟浸入液体中的深度有关的结论。你认为小刚的结论是  的(选填“正确”、“错误”),原因是: 
  。
3.小常同学从课外资料中了解到,庄子曾提出:如果水积得不够多,那么承载大船就没有力量。也就是说浮力的大小与液体的多少有关。庄子的说法有道理吗?
(1)小常从实验室找来了烧杯、木块(不吸水)、弹簧测力计等器材,研究浮力大小是否和水的多少有关。
他先用弹簧测力计测出木块的重力(如图甲所示)。再将木块放入烧杯内的水中,木块处于漂浮状态(如图乙所示),然后他________(填操作),发现木块仍然漂浮。经分析可知,木块两次受到的浮力都为________N。从而得出木块漂浮时浮力大小与水的多少无关。
(2)小常进一步开展了如图丙所示实验。往两个形状相同的塑料盆A、B中各加入10N的水,再将B盆放入A盆,B盆漂浮。这时B盆所受浮力F浮=GB盆+10N>10N。继续往B盆内加30N水,B盆仍漂浮。小常此实验的目的是________。
(3)结合小常的探究活动,你认为面对前人的观点,应采取的做法是 (填字母序号)。
A.普通人的观点可以质疑,科学家的观点也可以质疑
B.只要多数人认同的观点我们就要全盘接受
C.可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确
D.到目前为止没人反对的观点我们就可以放心接受
4.如图是探究浮力大小影响因素的实验。
(1)丁图中圆柱体所受浮力为________牛。
(2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验,可以探究浮力大小跟________的关系。
(3)要探究浮力大小和排开液体的重力的关系,还应进行的实验操作是________。
5.小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。
(1)将一长方体金属块横放,部分体积浸入水中时,在液面所对的烧杯壁作一标记线,读出弹簧测力计的示数F甲(如图甲)为________牛;再把金属块竖放浸入同一杯水中,当________时,读出弹簧测力计示数下(如图乙)。比较发现下F甲=F乙小敏得出:浸没前物受到的浮力与浸入深度无关。
(2)图中两种状态时,金属块底部受到水的压强P甲________P乙(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
6.小华做“验证阿基米德原理”实验中,用图(a)所示的溢水杯和小桶收集石块排开的水,他的实验过程分别如图(b)、(c)、(d)、(e)所示。
(1)图(c)所示,是小华在使用弹簧测力计测量石块的________。
(2)若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式________,该原理将得到验证。
(3)以下关于实验过程中的操作,会影响验证结果的是 。
A.图(a)中溢水杯内未盛满水
B.图(b)中小桶内有少量水
C.图(d)中石块未浸没水中
7.在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入两种液体中,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。实验数据记录见下表。
(1)表中▲处的浮力大小为:________N。
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可得出的初步结论是:________。
(3)实验中某同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越小。于是他灵机一动,在弹簧测力计下挂了一个重1.5N的物块,如图甲所示;当他把物块浸没在第一种液体中时,弹簧测力计的读数为0.5N,就在0.5N刻度线处标上1.0g/cm3,如图乙所示;当他把物块浸没在另一种液体中时,如图丙所示,他应将1.2g/cm3字样标在弹簧测力计刻度盘的________N处。于是他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。
8.某项目化学习小组同学制作“浮漂器”,成功地验证了阿基米德定律。选取溢水杯、泡沫块、托盘和粗铁丝、细铁丝等材料制作成“浮漂器”。“浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成,下托盘由细铁丝制成。
①将“浮漂器”置于装有适量水的溢水杯,取一小石块放在上托盘,在支撑杆上标出水位刻度线。
②将小石块改放在下托盘,往上托盘加砝码,同时用空烧杯接收溢出的水,直到水位刻度线与水面相平。
③取下砝码,把烧杯中的水全部倒入上托盘。
由步骤①②得出石块所受浮力F浮=G砝码,由步骤②③得出烧杯中水的重力G排=G砝码。因此,F浮=G排,即石块所受浮力等于其所排开的水受到的重力,从而验证了阿基米德原理。
(1)泡沫块是制作“浮漂器”的关键要素之一。确定泡沫块高度,应考虑的因素有    。(可多选)
A.支撑杆的高度B.托盘的质量C.溢水杯的质量D.泡沫块的密度E.液体的密度
(2)步骤①中将“浮漂器”置于溢水杯,判断杯中水为“适量”的依据是   。
(3)分析步骤②③,该组同学得出结论:烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力,即G排=G砝码。推测其观察到的现象为   。
(4)有同学认为,往上托盘“加砝码”的操作存在缺陷,改进方法有    (写出一种)。
9.如图所示,圆筒形容器内装有适量的水,放在水平桌面上,将高为12厘米的实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下。探究圆柱形物体A逐渐浸入圆筒形容器内的水中时(水没有溢出容器),弹簧测力计的示数F与圆筒形物体A下表面离水面距离h的关系。
(1)除图中的器材外,还需要的测量工具是    .
(2)从圆柱体A接触水面至接触容器底之前,分别记下h和F,并将测量的结果填写在表格中。
实验次序 1 2 3 4 5 6 7 8 9
h(cm) 0 2 4 6 8 10 12 14 16
F(N) 9.0 7.8 6.6 5.4 4.2 3.0 1.8 1.8 1.8
据表分析:
①在做实验4时,物体A受到的浮力为    牛。
②可得出浮力与物体浸入深度无关的实验现象是    。
10.探究“浮力的大小等于什么”时,实验进行了如图所示的步骤。
回答下列问题:
(1)为了使实验结论更为可信,将石块换成钩码等其它物体再进行几次实验,其主要目的是   (填序号);
A.多次测量求平均值,以减小偶然误差
B.多次测量找规律,排除偶然性
C.探究浮力的大小与哪些因素有关
(2)小石块受到的浮力为  N;
(3)实验是通过比较物体的重力与  的重力,得出结论。
11.小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关系。他把金属块挂在弹簧测力计上,将它分别浸入水和酒精中的不同位置,如图所示。
(1)上述四种情况,   图中金属块所受到的浮力最小。
(2)做丙、丁两次实验,是为了探究浮力大小与   有关。
(3)如图所示,当弹簧测力计吊着金属块缓慢浸入水中,从金属块底部接触水面开始到完全没入水中直到接触容器底部的过程中,以下能表示弹簧测力计示数F拉与金属块底部浸入水中深度h关系的图象是   
答案及解析
1.解:(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸没入水中(如图甲→乙→丙),弹簧测力计示数保持不变,则表明在此过程中金属块到的浮力等于排开液体所受的重力;
(2)由图丙、丁可知,弹簧测力计的分度值,0.2N,图丁G=4.4N,图丙F示=3.2N,
图丙中金属块所受到的浮力约为:
F浮=G﹣F示=4.4N﹣3.2N=1.2N;
金属块完全离开水面时要带一些小水滴,使重力G测的数值偏大,根据F浮=G﹣F示可知,此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。
故答案为:(1)金属块受到的浮力等于排开液体所受的重力;(2)1.2;偏大;金属块完全离开水面时要带一些小水滴,使重力G测的数值偏大。
2.解:
(1)要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关,就必须控制除物体密度以外的其他物理量相同,要算出最后的数据就得前后对比,所以我们选择A、B、D、E这几组来验证,
由图示和称重法可得,F浮铁=G1﹣F1=4.0N﹣3.5N=0.5N,F浮铜=G2﹣F2=4.4N﹣3.9N=0.5N,
则F浮铁=F浮铜,说明浮力大小与物体密度无关;
(2)而在B、C、D三步的对比分析中,小刚得出的结论是不对的,物体没有浸没时,深度变化的同时,排开液体的体积也在变化,即错误在于没有控制变量,必须在排开液体体积相同的情况下进行实验。
故答案为:
(1)等于;无关;
(2)错误;没有控制变量,必须在排开液体体积相同的情况下进行实验。
3.(1)往烧杯中加入水或从烧杯中倒出适量的水;2.5
(2)探究较少的水能否产生较大的浮力
(3)A,C
【解析】(1)探究浮力的大小与液体的多少是否有关时,必须保持其它条件相同而改变水的质量,因此它进行的操作就是增加或减少烧杯中水的质量。首先根据甲图读出木块的重力,再根据二力平衡的条件计算出浮力的大小。
(2)10N的水可以产生将近40N的浮力,不难得到:水的质量虽少,但是可以产生较大的浮力;
(3)对于前人的观点,不要一味的顺从,要抱着怀疑的态度,通过查阅资料,设计实验,对其进行实际验证即可,据此分析判断。
【解答】(1)他先用弹簧测力计测出木块的重力(如图甲所示)。再将木块放入烧杯内的水中,木块处于漂浮状态,然后他往烧杯中加入水或从烧杯中倒出适量的水,发现木块仍然漂浮。
根据图片可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,那么木块的重力为2.5N。因为漂浮时,浮力等于重力,所以两次木块受到的浮力都是2.5N。从而得出木块漂浮时浮力大小与水的多少无关。
(2)小常进一步开展了如图丙所示实验。往两个形状相同的塑料盆A、B中各加入10N的水,再将B盆放入A盆,B盆漂浮。这时B盆所受浮力F浮=GB盆+10N>10N。继续往B盆内加30N水,B盆仍漂浮。小常此实验的目的是:探究较少的水能否产生较大的浮力。
(3)A.普通人的观点可以质疑,科学家的观点也可以质疑,故A正确;
B.多数人认同的观点也可能是错误的,故B错误;
C.可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确,故C正确;
D.到目前为止没人反对的观点不一定是正确的,故D错误。
故选AC。
4.(1)5
(2)液体密度(或“液体种类”)
(3)先用测力计测出空桶的重,再测出圆柱体浸入水中时桶和排开水的总重
【解析】(1)通过甲图得到圆柱体的重力G,然后根据丙图利用F 浮力=G-F拉计算浮力;
(2)哪个因素发生变化,就是探究浮力和它的关系;
(3)浮力的大小已经计算出来,关键是测得排开水的重力,可利用装水小桶的总重力和空桶重力之差计算。
【解答】(1)根据甲图可知,圆柱体的重力为6N,
因为浮力与排开水的体积大小有关,与深度无关,
所以丁图中和丙图中浮力相等,即:F浮力=G-F拉=6N-1N=5N;
(2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验,因为液体的密度发生变化,所以探究浮力大小与液体密度的关系;
(3) 要探究浮力大小和排开液体的重力的关系,还应进行的实验操作是 : 先用测力计测出空桶的重,再测出圆柱体浸入水中时桶和排开水的总重 。
5.(1)1.6;水面与标记线相平
(2)小于
【解析】(1)首先弄清弹簧测力计的量程和分度值,然后根据指针位置读出F甲;水面到达的刻度线相同,说明受到的浮力相等,比较二者深度是否相同即可;
(2)根据公式可知,液体压强随深度的增加而增大。
【解答】(1)弹簧测力计的量程是5N,分度值是0.2N,那么F甲为:1N+0.2N×3=1.6N;再把金属块竖放浸入同一杯水中,当水面与标记线相平时,读出弹簧测力计示数。比较发现下F甲=F乙,小敏得出:浸没前物受到的浮力与浸入深度无关。
(2)根据图片可知,金属块底部在甲中的深度小于在乙中的深度,根据可知,p甲<p乙。
6.(1)重力
(2)F2-F3=F4-F1
(3)A
【解析】(1)当物体悬挂在测力计上保持静止状态时,它受到的拉力和重力是一对平衡力,即F=G;
(2)根据阿基米德原理的内容进行分析;
(3)分析各个选项中的情形是否会浮力和排开液体的重力产生影响即可。
【解答】(1) 图(c)所示,是小华在使用弹簧测力计测量石块的重力;
(2)F1为空桶的重力,F4为小桶和排开水的重力之和,而 F4-F1 就是排开水的重力。F2为石块的重力,F3为石块浸没时测力计的拉力,二者之差 F2-F3 就是石块受到的浮力。根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,因此满足 F2-F3=F4-F1 时,该原理得到验证。
(3)A.图(a)中溢水杯内未盛满水,那么排出水的体积就会偏小,从而使排开水的重力小于受到的浮力,故A符合题意;
B.图(b)中小桶内有少量水,不会对前后小桶的重力之差产生影响,故B不合题意;
C.图(d)中石块未浸没水中,石块受到的浮力变小,排开水的重力也会相应减小,但不影响二者之间的数量关系,故C不合题意。
7.(1)1.5
(2)当液体密度相同时,物体受到浮力大小与排开液体的体积成正比
(3)0.3
【解析】(1)当物体浸没在液体中时,它处于平衡状态,即G=F浮+F,据此计算浮力;
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可知,其中相同的因素和不同的因素,然后将每组的浮力和排开液体的体积作比,如果比值相同,那么它们成正比例关系;
(2)根据称重法计算出物体在第一种液体中受到的浮力,并利用阿基米德原理列出两个方程,计算出在第二种液体中受到的浮力,最后再根据称重法求出弹簧测力计的示数即为此时在弹簧测力计刻度盘的位置。
【解答】(1) 表中▲处的浮力大小为: F浮=G-F=2N-0.5N=1.5N;
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可知,相同的是液体密度,不同的是排开液体的体积。对应的浮力和排开液体体积的比值都是0.01,得到结论:当液体密度相同时,物体受到浮力大小与排开液体的体积成正比;
(3)当小明把物块浸没在水中时,受到的浮力:
F浮=G-F′=1.5N-0.5N=1N,
根据阿基米德原理得:
物体在第一种液体中受到的浮力:1N=1g/cm3×gV排-----①
当把物块浸没在第二种液体中时:F浮'=1.2g/cm3×gV排-----②
因为两者排开液体的体积相等,
所以①②两式相比可得:
F浮'=1.2N,
此时应标在弹簧测力计的:1.5N-1.2N=0.3N处。
8.解:(1)泡沫块高度与泡沫块所受浮力有关,而其浮力应大于托盘质量,故B正确;
浮漂器能上浮,说明其所受浮力还得大于自身重力,即泡沫块的密度小于液体的密度,故DE正确;
又因为溢水杯和支撑杆在溢水杯的外部,溢水杯静止不动,所以AC与泡沫块所受浮力无关。
故选:BDE。
(2)判断杯中水为“适量”的依据是泡沫块可以浸没水中但又不会使水溢出;
(3)两重力相等直观的现象是有相同的作用效果,即水位刻度线与水面相平;
(4)砝码有最小重量,食盐颗粒的最小重量较砝码更小,故更精确。
故答案为:(1)BDE;(2)泡沫块可以浸没水中但又不会使水溢出;(3)水位刻度线与水面相平;(4)加细食盐。
9.解:(1)弹簧测力计测量拉力,物体底面到水面的距离需要使用刻度尺测量;
(2)①由实验1知,物体的重力为G=9N,实验4中弹簧测力计的拉力为F=5.4N,
所以此时受到的浮力为F浮=G﹣F=9N﹣5.4N=3.6N;
②通过分析表格中的数据,可以得出浮力与物体浸入深度无关的实验现象是:从第7次实验后,弹簧测力计示数保持不变。
故答案为:
(1)刻度尺;
(2)①3.6;②从第7次实验后,弹簧测力计示数保持不变。
10.解:(1)为了使实验结论更为可信,应多次实验,从多组数据中寻找普遍规律,避免实验的偶然性,故选B;
(2)由第一步可知,小石块的重力为1.4N,根据物体漂浮在液面上,物体受到的浮力大小等于物体的重力可知,小石块受到的浮力F浮=G小石块=1.4N;
(3)根据探究“浮力的大小等于什么”可知,只需要比较物体受到的浮力大小与物体排开液体的重力;由于物体漂浮在液面上,物体受到的浮力大小等于物体的重力,所以只需要比较物体的重力与排开液体的重力,即可得出实验的结论。
故答案为:(1)B;(2)1.4;(3)排开液体。
11.解:(1)根据称重法测浮力,F浮=G﹣F示,因甲中测力计示数最小,故甲图中金属块所受到的浮力最小;
(2)丙、丁两次实验中,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,故实验是为了探究浮力大小与排开液体的密度有关;
(3)如图所示,当弹簧测力计吊着金属块缓慢浸入水中,从金属块底部接触水面开始到完全没入水中直到接触容器底部的过程中,根据阿基米德原理,在浸没前,受到的浮力逐渐变大,浸没后,受到浮力不变,根据称重法测浮力,F浮=G﹣F示
表示弹簧测力计示数F拉与金属块底部浸入水中深度h关系的图象是C;
故答案为:(1)甲;(2)排开液体的密度;(3)C。
浮力的实验探究
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