1.小科同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,下图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图A、B、C、D,说明浮力大小跟 有关。
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)物体的重力是 N。
(4)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是 N。
2.小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作了简易密度计。取一根粗细均匀的饮料吸 管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。如下图所示。
为了给密度计标上刻度,他进行了如下操作:
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上1.0g/cm3
b.将其放入密度0.9g/cm3植物油中,用同样的方法在密度计上标上0.9g/cm3;
c.接着他以两刻度线间的长度表示0.1g/cm3,将整个饮料吸管均匀标上刻度;
d.将做好的密度计放入酒精中进行检验,发现液面明显不在0.8g/cm3刻度处。
(1)如图甲所示,小明制作的密度计,你认为刻度 0.9 应该在 点(选填“p”或“q”)
(2)在实验步骤 c 中,小明这样均匀标示刻度是 (选填“正确”、“错误”)。
(3)若被测液体的密度为ρ液密度计浸入被测液体的深度为 h(如图乙)、自制密度计的质量为 m,横截面积为 S,用给定的字母推导出ρ液关于 h 的关系式为 。
(4)小明为了让简易密度计做的更精确,想使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,请 你为小明设计一种改进方法: 。
3.如图所示为探究“浮力的大小等于什么”的实验。
(1)以上探究中,不重复操作的合理顺序是 (只填字母)。若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式 成立则可得出结论F浮=G排
(2)在C步骤倾斜的烧杯中装满水的目的是 .
(3)该结论F浮=G排 适用于气体(填“能”或"不能”)。
4.木块在水中漂浮,铁块在水中下沉。浮力的大小是否跟物体的密度有关呢?某同学用溢水杯、质量不计的薄壁玻璃瓶、若干完全相同的透明塑料杯、水、浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙等器材进行了如下实验:
①往玻璃瓶里装满水并拧紧盖子;
②把玻璃瓶放入装水的溢水杯中,用塑料杯接住溢出来的水,如图所示;
③将玻璃瓶里的物质分别换成浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙并装满,重复以上实验;
④比较每次溢出来水的体积。
请回答下列问题:
(1)溢水杯里所装水的多少应该以 为准。
(2)若每次溢出来水的体积 ,则初步说明物体所受的浮力与物体的密度无关,否则与物体的密度有关。
(3)本实验可以通过比较每次溢出来水的体积多少来比较物体所受浮力的大小,这样做的依据是 。
5.小徐发现将提着的物体浸在水中,会感觉省力一些,物体浸入越多省力感觉越强烈。于是猜想:浮力大小是否与物体排开液体的体积有关?他设计了实验来验证自己的猜想。实验中用了一块 的金属块,把体积划成三等分。实验得到了如表中的实验数据。
实验次数 物体排开水的体积/cm3 物体的重力G/N 测力计的示数F/N 浮力
1 100 6 5 1
2 200 6 4 ______
3 300 6 3 3
4 300 6 3 3
(1)表中空格内的数据是 ;
(2)分析表中的数据,可以得到的结论是 ;
(3)小徐提出还应该用酒精等其他液体重复这个实验,目的是 。
6.在"探究浮力的大小跟哪些因素有关"的实验中,提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关
猜想4:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填序号)。
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了 相同的A、 B、C三个圆柱体, 测得重力分别为4N、4.5N和5N。然后进行如图甲所示的实验。
①在序号a的实验中物所受的浮力为 N。
②比较序号 , ,e的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所变的浮力越 ;
①比较序号a、b. c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力 关。
(3)为了研究猜想3,小阳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,由此小阳得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,三小富认为这结论不可靠,主要原因是 。
7.如图所示,小明利用弹簧测力计、一个金属块、两个相同烧杯、适量的水和煤油,对浸在渝体中的金属块所受浮力进行了探究。
(1)在图 A 、 B 中,金属块浸没在水中所受浮力为 N ,若此时剪断细绳,该金属块在水中将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
(2)分析图 B 、 C ,说明浮力大小跟 有关;
(3)如图 2 是小明根据实验数据所绘制图象能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离 h 关系的图象为 (选填“ a ”或“ b ”)。
(4)小明根据图中的实验数据求出:金属块的密度为 kg/m3。
8.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关 猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的人小可能与物体的形状有关 猜想4:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填序号)。
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N.然后进行如图3所示的实验。
①在序号a的实验中物所受的浮力为 N。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所受的浮力越 。
④比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力 关。
(3)为了研究猜想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所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是 。
(4)若A的重力为4N,水的密度为1.0g/cm3,则浓盐水的密度为 。
9.如图,“验证阿基米德原理”的实验步骤如下:
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G(图甲);
②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水,读出这时测力计的示数F(图乙);
③测出接水后小桶与水所受的总重力G1(图丙);
④将小桶中的水倒出,测岀小桶所受的重力G2(图丁);
⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力,并比较它们的大小是否相同
回答下列问题:
(1)物体浸没在水中,受到水的浮力F浮= ,被排开的水所受的重力G排= 。(用上述测得量的符号表示)
(2)上述实验步骤有何不足?请指出: 。
(3)物体没有完全浸没在水中, (选填“能”或“不能“)用实验验证阿基米德原理。
10.小阳利用一根吸管制作一个简易密度计,他用石蜡将下端封闭,并放入适量的细沙,它的长度为L,外直径为d,总质量为m。
(1)简易密度计中放入适量细沙的目的是 。
(2)如图甲当把该简易密度计放入某液体中时,浸入液体中的长度为h, 试推导该液体的密度ρ的表达式 (用字母表示)。
(3)小阳通过正确计算,在吸管上标出对应的刻度线,便制成了一个简易的吸管密度计。如图乙四种刻度的标示合理的是 。 (填字母)
11.小金利用如图所示装置验证阿基米德原理,回答下列问题:
(1)小物块受到的浮力为 N。
(2)若小金的实验验证了阿基米德原理,则F4= N。
(3)根据实验数据可知小物块的密度是 kg/m3。
(4)若实验前溢水杯中的水未装满,能否验证阿基米德原理,并说明理由 。
12.某校“制作浮力秤”项目研究小组想研究浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系?
[方案设计]
器材:悬挂式电子秤、金属块(4.0N)、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。
步骤.①将金属块挂在电子秤下,读取电子秤示数并记录;
②将金属块浸没在盛水的烧杯中,读取电子秤示数并记录,然后取出金属块擦干;
③按照步骤②的操作,换用不同密度的溶液,多次重复实验。
[数据处理]
实验编号 1 2 3 4 5 6 7
液体密度ρ液(g/cm3) - 0.8 1.9 1.2 1.4 1.9 2.0
电子秤示数F拉(N) 4.0 3.6 3.5 3.4 3.3 2.6 2.0
浮力大小F浮(N) - 0.4 0.5 x 0.7 1.4 1.0
[交流分析]
(1)表格中x的数据是 ;
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的是 ;
(3)小组同学对实验数据进行了分析讨论,认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子科读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是 。
13.小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)对浸在液体
中的物体所受的浮力进行了探究,下图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图 A、B、C、D,说明浮力大小跟 有关。
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是 N。煤油的密度是 千克/米3。
14.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和过程,其中弹簧测力计所挂的是同一金属块。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)分析图丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(3)分析 两图可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关。
(4)根据上述实验过程,可得戊图中盐水的密度是 kg/m3。如果在实验中不小心使戊图中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用,此时测量出的盐水密度值将 (填“变小”、“变大”或“不变”)
15.小明通过实验来探究影响浮力大小的因素,做了如图实验。他发现浮力的大小与物体浸入的深度有关,而且深度越大浮力越大。老师肯定他的实验,又带他做了一个实验,小明同学便恍然大悟。
(1)小明探究过程中存在的问题是 。
(2)老师的实验操作是: ,观察弹簧测力计的示数是否不同。
(3)结合五次实验,得到的正确结论是:液体密度一定时, 。
16.某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”,设计了如下实验步骤和数据记录表格:
①在量筒中加入水,读出量筒内水面位置的刻度。
②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上,测出铁块的重力。
③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里,再次读出弹簧测力计的示数。
④读出量筒内水面位置升高后的刻度。
⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。
实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是 。补充完整后,完成实验。分析数据得出结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。 实验后,该组同学进行了反思:
铁块浸没时弹簧测力计的示数/N 铁块在水中受到的浮力/N 水的体积/cm3 水和铁块的总体积/cm3 排开水的体积/cm3 排开的水受到的重力/N
⑴量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出 ,从而不能得出实验结论;
⑵通过以上实验得出结论不可靠,理由是 .
A.没有进行多次重复实验 B.没有换用其它液体进行实验
C.没有进行物体部分浸入水中时的实验
17.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,实验数据记录在表中。
液体种类 实验序号 物体重力G物(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ρ水=1.0g/cm3 1 2 1.5 0.5 50
2 1.0 1.0 100
3 0.5 1.5 150
酒精ρ酒精=0.8g/cm3 4 2 1.6 0.4 50
5 1.2 0.8 100
6 0.8 1.2 150
(1)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: 。
(2)分析比较实验序号 可得出的初步结论是:当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。
(3)实验中小明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,当他把物块浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的读数为0.5N,他就在0.5N刻度线处标上1.0g/cm3;当他把物块浸没在酒精中时,如图丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘 N处对应标上0.8g/cm3字样,聪明的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。
18.科学兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中,用弹簧测力计挂着一实心圆柱体,以图a、b、c、d、e分别为实验情景。
(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中所受浮力大小是 N;
(2)通过 两次实验,可探究物体所受浮力大小与排开液体体积的关系;
(3)通过c、e两次实验,可探究物体所受浮力大小与 的关系;
(4)在某种液体中进行探究的过程中,记录实验数据,得到如图f所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像,则该液体的密度为 kg/m3。
19.某同学想探究“漂浮的木块受到的浮力大小与木块排开液体重力的关系”。
实验步骤:
①测量漂浮的木块受到的浮力大小,方法是 ;
②将水倒入溢水杯中直至有水从溢水口溢出为止,如图甲所示;
③待溢水口不再溢水后,在溢水口下放一个重为G1的空桶,如图乙所示;
④将木块放进溢水杯,让溢出的水全部流入小桶,测出小桶和水的总重力记为G2,如图丙所示。
实验分析:本实验中,下列选项会对实验产生影响的是 (填字母)。
A.溢水杯未装满水 B.测量空桶重力时桶内有水 C.木块吸水
实验完成后,另一同学猜想漂浮的木块受到的浮力大小可能与液体密度有关,于是他用
盐水代替水,另取一个相同木块重复步骤②③④,测出小桶和盐水的总重力记为G3。根据所学知识判断G2 G3(填“<”、“=”或“>”)。
20.在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,根据图所示实验操作,从中选出一些图,针对某一个因素进行研究,并通过分析弹簧测力计的示数,得到探究结果。
(1)比较分析图① ,说明浮力的大小与物体浸入的深度无关。
(2)物块A浸没在水中时,它所受的浮力为 N。
(3)小宏在图④中弹簧测力计刻度盘的3N处对应标上1.0g/cm3(水的密度)的字样;当他把物块浸没在盐水中时,如图⑤,应该在弹簧测力计刻度盘的 N处对应标上1.1g/cm3(盐水的密度)的字样,聪明的他就将图①所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。
答案及解析
1.(1)物体排开液体的体积
(2)DE/ADE
(3)10
(4)24
【解析】【分析】(1)浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,比较四个实验,分析其中哪个因素不同即可;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)根据A图计算出物体的重力;
(4)根据AE两图计算出物体浸没在煤油中受到的浮力。
【解答】(1)根据A、B、C、D四图可知,液体的密度不变,但是物体排开水的体积不断增大,则说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,需要控制物体排开液体的体积相等,而改变液体的密度,故选ADE(或DE)。
(3)根据A图可知,物体没有进入水中,此时不受浮力,则物体的重力等于弹簧测力计的示数,即G=F=10N;
(4)根据A、E两图可知,物体浸没在煤油中所受的浮力:F浮力=G-F拉=10N-7.6N=2.4N。
2.(1)P
(2)错误
(3)m/Sh
(4)换用管径更细的吸管
【解析】【分析】(1)根据漂浮条件和阿基米德原理F浮=ρ液gV排,比较密度计排开液体体积的大小关系,从而确定液面的刻度位置。
(2)根据漂浮条件和阿基米德原理F浮=ρ液gV排,推算出浸入液面的深度h的关系式,从而确定刻度是否均匀。
(3)根据漂浮条件和阿基米德原理F浮=ρ液gV排,推断得到液体密度和h的关系式;
(4)密度计的质量不变,则它排开液体的体积不变,根据△V=Sh分析管径的大小与刻度线之间的距离h之间的关系即可。
(3)沉底是浮力小于重力,减小重力即可实现漂浮。
【解答】(1)密度计始终漂浮在液面上,则它受到的浮力始终等于重力,即浮力保持不变。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,密度计排开液体的体积与液体密度成反比。
因为酒精的密度小于水的密度,
所以排开液体的体积V排水<V排酒,
所以密度计放在酒精中,液面的位置在水密度值刻度线的上方,
即刻度0.9应该在p点。
(2)密度计漂浮,它受到的浮力等于重力,
即F浮=G物,
ρ液gV排=mg,
ρ液gSh浸=mg,
解得: ,
则密度计处于漂浮状态时浸没的深度与液体密度成反比,
所以密度计刻度不均匀,即小明这样均匀标示刻度是错误的。
(3)自制密度计的质量为m,则G=mg,
若被测液体的密度为ρ液,密度计处于漂浮状态时,
浮力等于重力,即:F浮=G,
即:ρ液gV排=mg,
ρ液gsh=mg,
解得: 。
(4)因为△V=sh,所以使h变大,应减小S即可,具体做法是:换用管径更细的吸管。
3.(1)DBCA;F2-F3=F1-F4
(2)便于准确测出排开液体的重力
(3)能
【解析】【分析】铁块的浮力等于物体的重力减去浸入液体时弹簧测力计的示数,物体排开液体的重力等于桶和排开水所受的重力减去空桶的重力。
【解答】(1)第一步先测量出空桶所受的重力,第二步测量出铁块所受的重力,第三步再测出铁块在水中的重力,最后测出桶和铁块排出水的重力,因此合理的顺序应为:D、B、C、A。 F2-F3是铁块在水中所受的浮力,而F1-F4也等于铁块在水中所受的浮力,因此关系式为:F2-F3=F1-F4。
(2)在C步骤倾斜的烧杯中装满水的目的是便于准确测出排开液体的重力。
(3)阿基米德原理是:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体的重力.用公式表示F浮=G排,该原理也适用于气体。
故答案为:(1)DBCA;F2-F3=F1-F4(2)便于准确测出排开液体的重力(3)能
4.(1)有少量水溢出
(2)相等
(3)阿基米德原理F浮=ρ液gV排
【解析】【分析】(1)为了保证排开液体的体积与物体进入水里面的体积相等,则溢水杯内的水必须装满,注水时直至出现有水流出为准。
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力与排开液体的体积成正比,即排开液体的体积相等时,物体受到的浮力相等;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排解答。
【解答】(1)溢水杯里所装水的多少应该以有少量水溢出为准。
(2)若每次溢出来水的体积相等,则初步说明物体所受的浮力与物体的密度无关,否则与物体的密度有关。
(3)本实验可以通过比较每次溢出来水的体积多少来比较物体所受浮力的大小,这样做的依据是阿基米德原理F浮=ρ液gV排。
5.(1)2
(2)浮力大小与物体排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,浮力越大
(3)使实验具有普遍性
【解析】【分析】(1)根据F拉=G-F浮力计算空格处的数值;
(2)根据表格数据,确定其中的变量,然后根据控制变量法的要求描述实验结论;
(3)在科学探究中,往往需要换用不同器材多次完成实验,从而收集多组实验数据,这样得到的结论更客观公正。
【解答】(1)物体重力为6N,测力计的示数为4N,根据F拉=G-F浮力可知,空格处的数值为:F拉=G-F浮力=6N/4N=2N。
(2)根据表格可知,其中物体排开水的体积不断增大,受到的浮力不断增大,那么得到结论:浮力大小与物体排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,浮力越大。
(3)小徐提出还应该用酒精等其他液体重复这个实验,目的是使实验具有普遍性。
6.(1)4
(2)体积;1;a;d;大;无
(3)没有控制排开液体的体积相同
【解析】【分析】(1)分析饮料罐浸入水中的深度增大后哪个因素发生改变即可;
(2)根据图片确定A、B、C三个圆柱体哪个因素相同即可;
①根据F浮=G-F计算出a实验中受到的浮力;
②根据控制变量法的要求选择对照实验;
③根据实验数据分析浮力大小与液体密度的关系;
④分别计算出三个圆柱体受到的浮力,然后进行比较即可。
(3)要探究浮力与物体形状的关系,就要控制液体密度和物体排开液体的体积相同,然后改变物体的形状,据此分析解答。
【解答】(1)如图所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,它排开水的体积越大,而手会感到越吃力,则说明饮料罐受到的浮力增大,可以证明浮力大小与物体排开液体体积有关,即验证猜想4。
(2)根据图片可知,A、B、C三个物体的体积相同。
①在序号a的实验中物所受的浮力为:F浮=G-F=4N-3N=1N;
②探究浮力大小与液体密度的关系时,必须控制物体排开液体的体积相同,然后改变液体密度,故选a、d和e。
③d、a、e中液体的密度逐渐增大,根据F浮=G-F分布计算出三个物体受到的浮力依次为:0.8N、1N和1.2N,因此得到结论:液体的密度越大,物体所变的浮力越大。
④根据F浮=G-F分别计算出a、b、c三图中物体受到的浮力依次为:1N、1N和1N,则得到结论:浮力的大小与物体的重力无关。
(3)小富认为这个结论不可靠,理由是:没有控制排开液体的体积相同。
7.(1)1;下沉
(2)液体密度
(3)a
(4)2.7×103
【解析】【分析】浮力的阿基米德F=ρgV排,对于弹簧测力计法测浮力:受到竖直向上的浮力F,竖直向下的重力,绳子的拉力F拉,G-F拉=F,A中弹簧测力计示数2.7N,此时物体未放入水中,故G=2.7N,B中示数1.7N,物块受力分析:竖直向上的浮力F,竖直向上的拉力F拉,竖直向下的重力G,F=G-F拉=1N,C中煤油弹簧测力计为1.9N,金属块重力为2.7N,此时浮力F1=G-1.9N=0.8N;图2中a随着深度增加,排开液体的体积增大,F增大,说明是浮力变化图像;b中随着深度增加,F减小,代表的是弹簧测力计示数。
【解答】(1)金属块受力分析:G-F拉=F=1N,剪短绳子后由于G=2.7N>F=1N,故金属块在水中将下沉;
(2)B、C图中物块都是完全浸没,变量是液体密度不同,说明浮力大小根液体密度有关;
(3)随着金属块的下表面到水面距离h增大,物体慢慢进入水中,物块浸没的体积,排开水的体积增大,浮力也随之增大,a符合要求;
(4)根据A、B图可知金属块的浮力F=1N,根据阿基米德公式,V排=V物===1×10-4m3,G=mg=2.7N,m=0.27kg,ρ=== 2.7×103kg/m3 。
故答案为:(1)1N,下沉;(2)液体密度;(3)a;(4)2.7×103kg/m3 。
8.(1)4
(2)1;a、d、e;大;无
(3)没有控制排开液体的体积相同
(4)1.2×103kg/m3
【解析】【分析】(1)饮料罐浸入水中越深,则它排开水的体积越大,而手感动吃力说明浮力在增大,由此可知:浮力的大小应该与物体排开液体的体积有关,据此分析解答。
(2)①根据F浮力=G-F拉计算出序号a物体受到的浮力;
②根据控制变量法的要求选择对照实验;
③比较d、e中浮力的大小即可;
④分析实验a、b、c中哪个因素不同即可。
(3)浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关,探究浮力大小是否与物体形状有关时,必须控制液体密度和排开液体的体积相等,而改变物体的形状,据此分析解答。
(4)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,当物体排开液体的体积相同时,浮力与液体密度成正比,据此计算出盐水的密度。
【解答】(1)如图所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实说明浮力的大小与排开液体的体积有关,即可以支持以上猜想 4.
(2)①序号a实验中物体受到的浮力:F浮力=G-F拉=4N-3N=1N;
②探究浮力大小与液体密度的关系时,要控制物体、排开液体的体积相同,而改变液体密度,故选a、d、e;
③物体A在酒精中受到的浮力F浮力'=G-F拉'=4N-3.2N=0.8N,物体A在浓盐水中受到的浮力F浮力''=G-F拉''=4N-2.8N=1.2N,那么得到:液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
④序号a、b、c的实验中,物体的重力不同,则得到:浮力的大小与物体的重力无关。
(3)为了研究猜想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所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是:没有控制排开液体的体积相同。
(4)根据a、e两图可知,物体A在水中受到浮力为1N,在盐水中受到的浮力为1.2N;
根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排得到:;
;
解得:ρ盐水=1.2g/cm3=1.2×103kg/m3。
9.(1)G-F;G1-G2
(2)小桶中的水未倒净,排开的水未全部流入小桶等
(3)能
【解析】【分析】如果把水换成别的液体, 仍然可以得出相同的结论, 这个关系称为阿基米德原理,它可表述为 :浸在液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,如图可知:甲图测出物体的重力G;乙图中物块完全浸没溢出水,此时物块的受力为F浮=G-F,丙图中测出桶和溢出水的总重为G1,丁图中空桶的重力为G2,则溢出水的重力为G排=G1-G2。
【解答】 (1)浮力可以根据甲乙两个图受力分析:甲图物体重力为G,乙图中物体受到竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力,竖直向下的重力,由于受力平衡等到F浮=G-F,排出液体的重力根据丙丁图可知G排=G1-G2;
(2) 图中第四步骤中小桶中水倒出,再测量小桶的重力,由于在操作的过程中无法将水完全倒出,会导致G2的值偏大;
(3)物体未完全浸没时,G排=G1-G2,F浮=G-F,还可以验证阿基米德原理,只是会导致排开水的量减少,浮力减小。
故答案为:(1)G-F,G1-G2; (2)小桶中的水未倒净,排开的水未全部流入小桶等; (3) 能。
10.(1)使简易密度计能竖直立在液体中
(2)4m/πd h
(3)C
【解析】【分析】(1)物体的重心越低越稳定。如果没有细沙,那么吸管会平躺在水面上;而加入细沙后,吸管的重心向下移动,集中在下面的细沙处,可以让吸管树立起来。
(2)根据浮沉条件,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排进行推导计算即可。
(3)根据(2)中得到的表达式分析密度计上刻度值的分布规律即可。
【解答】(1)简易密度计中放入适量细沙的目的是:使简易密度计能竖直立在液体中。
(2)密度计是漂浮在液体中,
它排开液体的体积:,
根据漂浮条件可得:F浮液=G=mg,
则:ρ液gV排=mg,
ρ液g×=mg,
解得:;
(3)由于,所以h和ρ是反比例函数,即刻度分布不均匀。由于密度计的刻度由上至下数值逐渐增大;等密度的变大时,h液的变化量越小,故选C。
11.(1)1
(2)1.5
(3)2.0×103
(4)不能,测出的溢水杯中的重力小于排开液体的重力,无法验证阿基米德原理
【解析】【分析】(1)根据F浮力=G-F拉计算即可;
(2)根据G排=G总-G桶计算即可;
(3)首先根据计算出该物块的体积,再根据计算出它的密度。
(4)分析溢出水的重力是否与物体受到的浮力相等即可。
【解答】(1)根据图片可知,物体的重力G=F1=2N,
物体完全浸没水中测力计的示数为:F拉=F3=1N;
则物块受到的浮力:F浮力=G-F拉=2N-1N=1N。
(2)根据F浮力=G排可知,该物体排开水的重力G排=1N。
根据图片可知,G桶=0.5N,而F4=G总;
根据G排=G总-G桶得到:F4=G总=G排+G桶=1N+0.5N=1.5N。
(3)该物块的体积:;
则它的密度为:。
(4)若实验前溢水杯中的水未装满,不能验证阿基米德原理,理由:测出的溢水杯中的重力小于排开液体的重力,无法验证阿基米德原理。
12.(1)0.6
(2)控制排开液体的体积相等
(3)金属块碰到烧杯底部
【解析】【分析】(1)根据表格数据,分析电子秤的示数与浮力大小的数量关系,据此计算出x的数值。
(2)当金属块完全浸没时,它排开液体的体积等于自身体积,即排开水的体积相等。探究浮力与液体密度的关系时,必须控制排开液体的体积相同而改变液体密度,据此分析解答;
(3)当金属块接触到烧杯底部后,它受到竖直向上的浮力、拉力和支持力,竖直向下的重力。根据二力平衡的知识可知,G=F浮+F拉+F支,此时浮力和拉力的和会小于物体的重力,据此解答。
【解答】(1)根据表格可知,电子秤的示数和浮力之和始终等于4N,则x的值为:4N-3.4N=0.6N。
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的是控制排开液体的体积相等;
(3)小组同学对实验数据进行了分析讨论,认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是:金属块碰到烧杯底部。
13.(1)物体排开液体的体积
(2)D、E
(3)2.4;800
【解析】【分析】(1)根据图片确定四个实验中影响浮力的哪个因素发生改变即可;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)根据公式F浮=G-F分别计算出该物体浸没煤油中受到的浮力,再根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算出煤油的密度。
【解答】(1)根据A、B、C、D可知,物体排开液体的体积不断增大,则说明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,需要控制物体排开液体的体积相同而改变液体的密度,故选DE。
(3)根据AE两图可知,
物体完全浸没在水中受到浮力:F浮=G-F=10N-7.6N=2.4N;
物体排开煤油的体积:V排=800ml-500ml=300ml=300cm3;
则煤油的密度为:。
14.(1)2.0
(2)无关
(3)丁、戊
(4)1.2×103;变大
【解析】【分析】根据称重法测浮力F浮=G-F拉,F浮=G排=ρ液·g·V排 解答。
【解答】(1)根据称重法测浮力,金属块在水中受到的浮力为 F浮=G-F丙=4.8N-2.8N=2N
(2)分析丙、丁两图,当金属都块浸没在水中后,金属块的深度不同,但测量力计示数相同,根据称重法测浮力,所受浮力的大小相同,故得出当金属块浸没在水中后,所受浮力大小跟物体浸没在水中中的深度无关;
(3)比较图丁、戊,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,两图中,测力计示不同,根据称重法,可知金属块受到的浮力不同,故由实验数据可得到的结论是:浸在液体中的物体受到浮力的大小与液体密度有有关。
(4) 盐水的密度是金属块在水中受到的浮力为 F浮=G-F丙=4.8N-2.8N=2N
金属块在盐水中受到的浮力为 F浮=G-F 戊 =4.8N-2.4N=2.4N
如果他在实验中不小心使戊图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则测力计示数变小,导致F戊示数变小,根据称重法,故F浮变大,根据F浮=G排=ρ液·g·V排.公式可知,浮力数值变大,体积不变测量的盐水密度值将偏大。
15.(1)没有控制物体浸入液体中的体积不变
(2)把物体浸没在液体中,改变深度
(3)浮力大小与物体排开液体的体积有关
【解析】【分析】(1)浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积大小有关,要探究浮力是否与深度有关,就必须控制液体密度和排开液体的体积相等;
(2)根据(1)中的分析设计实验步骤;
(3)分析几个实验中哪个因素发生改变即可。
【解答】(1)小明探究过程中存在的问题是:没有控制物体浸入液体中的体积不变。
(2)老师的实验操作是:把物体浸没在液体中,改变深度,观察弹簧测力计的示数是否不同。
(3)分析五次实验可知,液体的密度相同,而物体排开液体的体积在不断增大,因此得到结论:液体密度一定时,浮力大小与物体排开液体的体积有关。
16.铁块重力 G;水和铁块的总体积;ABC
【解析】【分析】(1)根据实验过程分析表格中缺少的数据;
(2)在量筒中放入石块后,如果水面到达没有刻度的部分,甚至有水溢出,那么就不能读出石块和水的总体积,自然无法计算出石块的体积。
(3)根据科学实验的要求分析判断。
【解答】(1)在实验中,铁块受到的浮力等于铁块的重力与弹簧测力计的示数之差,而表格中只有测力计的示数,而没有铁块的重力,因此缺少的一项是:铁块重力G。
(2)量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出水和铁块的总体积,从而不能得出实验结论;
(3)没有进行多次重复实验 ,没有换用其它液体进行实验和没有进行物体部分浸入水中时的实验,都会使实验数据具有一定的片面性,从而使得到的结论具有偶然性,故选ABC。
17.(1)当液体密度相同时,排开液体的体积越大,受到浮力越大
(2)1、4或2、5或3、6
(3)0.7
【解析】【分析】根据 F浮=ρ液·g·V排解答。
【解答】(1)比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可知, 当液体密度相同时,排开液体的体积越大,受到浮力越大
(2)比较实验序号1、4(或2、5或3、6)可知,排课液体体积相同,当液体密度越大时,弹簧测力计示数越小,则说明浮力越大。
(3)放入水中时物块所受浮力为F水=G-F1=1.5N-0.5N=1N
由F浮=ρ液gV排可求物体体积为
则浸没在酒精中所受浮力为F浮=ρ液gV排=
则对应弹簧测力计示数为F2=G-F酒精=1.5N-0.8N=0.7N
则应在0.7N处标上0.8g/cm3字样。
18.(1)0.5
(2)b c 或 b d
(3)液体的密度
(4)800
【解析】【分析】(1)根据称重法测浮力得出浮力的大小;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)分析c、e两个实验中哪个因素不同即可;
(5)求出物体在液体中的浮力的大小,由于物体全部浸没在两种液体中,排开的液体的体积是相同的,根据阿基米德原理列出关系式,求出液体的密度。
【解答】(1)由a、c两次实验中测力计示数可知,物体浸没在水中所受的浮力为:F浮=G-Fc=2N-1.5N=0.5N;
(2)探究物体受到的浮力与排开液体体积的关系时,必须控制液体密度相同而改变排开液体的体积,故选bc或bd;
(3)由图c、e所示实验可知,物体排开液体的体积相同而液体密度不同,该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系;
(4)实验步骤e中,物体受到的浮力为:F浮′=G-Fe=2N-1.6N=0.4N;
因物体均浸没,所以V排水=V排液;
根据阿基米德原理可知: ,
;
;
解得:ρ液=0.8×103kg/m3。
19.用弹簧测力计测出木块的重力(可测出木块重力的方法均可);A;=
【解析】【分析】(1)实验步骤:①当木块漂浮在水面上时,它受到的浮力和重力相互平衡。根据二力平衡的条件可知,此时浮力等于重力,即只要测出木块的重力就得到了木块受到的浮力。
(2)实验分析:分析各个选项中的情况是否会对排出水的重力产生影响;
(3)根据浮沉条件比较排开液体的大小重力大小,再根据G总=G桶+G液比较总重力的大小
【解答】(1)实验步骤:测量漂浮的木块受到的浮力大小,方法是:用弹簧测力计测出木块的重力(可测出木块重力的方法均可);
(2)实验分析:A.溢水杯未装满水,那么放入木块后,溢水杯中的水面先上升倒杯口,然后才有水流出,即此时排开水的重力偏小,故A符合题意;
B.测量空桶重力时桶内有水,对木块排开水的多少没有影响,故B不合题意;
C.木块吸水,对它排开水的重力没有影响,故C不合题意。
故选A。
(3)木块在水和盐水中都是漂浮,它受到的浮力始终等于自身重力,即它受到的浮力不变。根据阿基米德原理可知,它排开盐水和水的重力相等。根据G总=G桶+G液可知,总重力G3=G2。
20.(1)③④
(2)1
(3)2.9
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求选择对照实验。
(2)根据①④两图,利用F浮=G-F拉计算即可;
(3)根据阿基米德原理可知同一个物体浸没在密度越大的液体中所受的浮力越大,根据称重法可知弹簧测力计示数的变化;根据阿基米德原理求出,物体在盐水中受到的浮力,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)探究浮力的大小与物体浸入的深度是否有关时,需要控制液体的密度相同,排开的液体的体积相同,物体浸入液体中的深度不同,故选实验③④;
(2)由①③可知,A浸在水中受到的浮力F浮=G-F拉=4N-3N=1N;
(3)当他把物块浸没在水中时,受到的浮力F浮=1N,
根据阿基米德原理得:1N=ρ水gV排①
当他把物块浸没在盐水中时,F浮盐水=ρ盐水gV排②
因两者排开液体的体积相等,
所以由①②两式相比可得:;
;
解得:F浮盐水=1.1N,
此时应标在弹簧测力计的4N-1.1N=2.9N处。
浮力相关实验探究