实验15 探究浮力的大小与哪些因素有关
实验:探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验目的】探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验原理】
【实验设计】
利用控制变量法,结合称重法测浮力,把物体浸没在水中,观察弹簧测力计的示数,改变物体在说中的深度,再观察弹簧测力计的示数,再把物体放在不同密度的液体中观察弹簧测力计的示数,更换体积相同密度不同的物体分别放在同一液体中,观察弹簧测力计的示数,分别研究浮力与每个因素的关系。
【实验器材】弹簧测力计、圆柱体、酒精、水、盐水、体积相等的铝块与铁块等。
【进行实验与收集证据】
(1)用弹簧测力计测出铝块的重力G;
(2)把弹簧测力计悬挂的铝块缓慢浸没水中,并分别停在不同的深度,观察并记录弹簧测力计的示数。
浸没在液体中的深度h 较浅 较深 更深
重力G / N
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
(3)用弹簧测力计提着柱状物体缓慢浸入水中,逐渐增大浸在水中的体积,读取弹簧测力计的示数并记录。
物体浸在液体中的体积V 较小 较大 浸没
重力G / N
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
(4)把悬挂在弹簧测力计下的物块先后浸没在酒精、水、盐水中,观察并记录弹簧测力计的示数。
液体种类 酒精 水 盐水
重力G / N
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
(5)把体积相等的铝块、铁块悬挂在弹簧测力计下端,分别浸没在水中,观察并记录弹簧测力计的示数。
固体种类 铝块 铁块
重力G / N
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
(6)更换不同的物体和密度不同的液体多次实验。
【分析论证】
浸没在液体中的深度h 较浅 较深 更深
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计示数F/ N 1.1 1.1 1.1
浮力F浮/ N 0.7 0.7 0.7
(1)说明物体受到的浮力大小与物体浸没在水中的深度无关;
物体浸在液体中的体积V 较小 较大 浸没
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计示数F/ N 1.6 1.4 1.1
浮力F浮/ N 0.2 0.4 0.7
(2)说明物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关;
液体种类 酒精 水 盐水
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计示数F/ N 1.2 1.1 0.9
浮力F浮/ N 0.6 0.7 0.9
(3)说明物体受到的浮力大小与液体密度有关;
固体种类 铝块 铁块
重力G / N 1.6 4.8
弹簧测力计示数F/ N 1.1 4.1
浮力F浮/ N 0.7 0.7
(4)说明物体受到的浮力大小与物体的密度无关。
【实验结论】浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关。
(1)在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;
(2)在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
【交流讨论】
(1)实验过程中物体不能碰到杯底或杯壁。
(2)实验时,选用不同的物体和液体多次实验的目的是使结论具有普遍性。
《探究浮力的大小与哪些因素有关》常考问题:
(1)应用称重法计算浮力:F浮=G-F。
如a、b两图,物体所受浮力为F浮=G-F=4.8N-3.4N=1.4N
(2)实验原理:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力。
(3)控制变量法的应用
①探究浮力与排开液体体积的关系(用弹簧测力计提着同一物体,使其浸入同种液体的体积不同,观察弹簧测力计示数)。如上图,由a、b、c或a、b、d可得结论:同种液体中,物体排开液体体积越大,所受浮力越大。
②探究浮力与液体密度的关系(用弹簧测力计提着同一物体,保持物体排开液体体积相同,观察弹簧测力计示数)。如上图,由a、d、e可得结论:物体排开液体体积不变,液体密度越大,所受浮力越大。
③探究浮力与浸没深度的关系(用弹簧测力计提着同一物体,让它分别浸没在同一液体的不同深度处)。上图a、c、d可得:其他条件不变时,物体所受浮力大小与物体浸没的深度无关。
(4)读取弹簧测力计示数时,最好在静止状态。因物体在液体中上升或下降过程会受到液体的阻力而使弹簧测力计示数变大或变小。
(5)实验结论:物体在液体中所受浮力的大小,与深度无关,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关;物体排开液体的体积越大,液体的密度越大,受到的浮力越大。
(6)探究浮力大小与物体进入液体深度关系:一定要控制可能影响浮力带下的“浸入液体中物体体积”不变。
(7)多次实验目的:使实验结论具有普遍性,这样得到的结论更科学。
(8)图像分析:当物体逐渐进入液体中,测力计示数不断减小,浮力增大;物体浸没在液体中后,测力计示数不变,浮力不变。测力计示数变化如图甲,福利变化如图乙。
【典例1】
【探究名称】探究浮力的大小与哪些因素有关。
【问题】某实验小组在探究浮力的大小与哪些因素有关时,提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关。
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关。
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关。
【证据】利用弹簧测力计、实心圆柱体物块等器材探究浮力的大小跟哪些因素有关。
【解释】
(1)A、B两图中弹簧测力计的示数之差就等于物体在水中受到的 。如图A所示,圆柱体重 N;圆柱体浸没在水中受到的浮力为 N。
(2)选用图A、D、E的实验可以验证猜想 是 (选填“正确”或“错误”)的。
【交流】
(1)某同学通过分析图C与图E的数据验证猜想三,其中存在的问题是没有控制液体的 。
(2)某同学根据生活经验“铁块放入水中会下沉,而铁块做成轮船却能漂浮在水面上”,提出浮力大小与物体形状有关,请说出是否合理并说明原因: 。
【答案】浮力 2.4 1 一 正确 密度相同 见详解
【解析】[1]B图中弹簧测力计示数较小,说明物体浸在液体中受到向上的力,这个力就是浮力,根据称重法测浮力的原理,则A、B两图中弹簧测力计的示数差等于物体在B图的装置中受到的浮力大小。
[2]在图A中,弹簧测力计的分度值为0.2N,此时测力计的数为2.4N,即圆柱体的重力为G=2.4N。
[3]在图C中,圆柱体浸没在水中,测力计的示数为FC=1.4N,则此时圆柱体受到的浮力为
[4][5]图A、D、E的实验,物体排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,即物体受到的浮力不同,则由此可知浮力大小与液体的密度有关,故猜想一是正确的。
[6]比较图C与图E可知,液体种类不同,圆柱体浸没在液体中的深度不同,虽然测力计示数不同,即物体受到的浮力不同,但由于未控制液体密度相同,故不能得出:”浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系“的结论。
[7]铁的密度大于水的密度,在水中,铁块排开水的重力小于铁块的重力,所以铁块在水中会下沉,铁块做成轮船是空心的,与同质量的铁块相比,在水面上轮船排开水的重力等于轮船所受重力,所以轮船漂浮在水面上,总之就是当铁块形状改变之后,它排开水的体积不同了,导致所受浮力不同,所以结论不合理。
【典例2】
小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;(g取10N/kg)
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
【答案】(1)0.3
(2)越大 无关
(3)1.1 不变
(4)见解析
【解析】(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中时,当测力计示数如图甲。由图甲知道,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.4N,则浮力
(2)[1]由图甲、乙、丙所示实验知道,液体的密度相同,排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,则物体受到的浮力越大。由此可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
[2]观察丙、丁两图知道,物体完全浸没于液体中,排开液体的体积不变,物体在水中的深度增加,弹簧测力计示数不变,受到的浮力不变。说明浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸没的深度无关。
(3)[1]物体的重力为2.7N,浸没在水中时弹簧测力计示数为1.7N,物体受到的浮力
排开水的体积
当物体完全浸没在盐水中时,受到的浮力
物体排开盐水的体积等于排开水的体积,盐水的密度
[2]在实验前,弹簧测力计并未调零,由于浮力是弹簧测力计的两次示数之差,所以计算得到的浮力是准确的,则算出的盐水密度不变。
(4)要探究物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关,需控制物体排开液体的体积、液体的密度相同。小王同学将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,则在改变深度的同时,物体排开液体的体积也改变了,故该方案不合理之处是没有控制物体排开液体的体积相同。
【训练1】
“浸在液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关呢?”小东找来了弹簧测力计、烧杯、一个金属块、水和盐水等器材,进行了如图所示的探究实验。
(1)金属块在图C中受到的浮力为 N;
(2)小东 (选填“能”或“不能”)利用图A和D探究浮力的大小与液体密度有关;
(3)综合上述实验得到的结论是:浸在液体中的物体所受到的浮力的大小与 和 有关;
(4)根据收集到的实验数据,可计算出金属块的密度为 kg/m3;
(5)小东继续思考,如果我知道物体密度,能不能利用如图甲、乙所示的装置测量烧杯中未知液体的密度呢?他找来一个圆柱体物块的密度为5.6g/cm3,用弹簧测力计测得的示数分别如图甲、乙所示,g取10N/kg,则:物块的体积为 cm3,烧杯中液体的密度为 g/cm3,他发现,自己的想法是可以的,根据刚才的方法,小王对弹簧测力计的刻度进行重新标度,将图乙中的装置改装成一个密度计,为了增大它测量液体密度的范围,他可以 (“增大”或“减小”)物体的密度。
【答案】(1)1
(2)不能
(3)排开液体的体积 液体的密度
(4)
(5)25 1.6 增大
【解析】(1)由左图可知,弹簧测力计的示数是2.8N,则金属块的重力为2.8N,在图C中弹簧测力计的示数为1.8N,则金属块受到的浮力为
F浮=G-F示=2.8N-1.8N=1N
(2)浮力的大小除与液体的密度有关外,还与物体排开的液体的体积有关,在A、D实验中排开液体的体积不同,即没有对物体浸入液体中的体积进行控制,因此不能利用图A和D探究浮力的大小与液体密度有关。
(3)[1][2]由图AC可知,浮力与排开液体的体积有关,由CD可知,浮力与液体的密度有关,由以上结论可知,浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关。
(4)金属块的体积为
则金属块的密度为
(5)[1]如图甲,测力计分度值为0.1N,则物块的重力为1.4N。则物块的体积为
[2]乙中测力计示数为1N,根据称重法,物块浸没时受到的浮力为
则烧杯中液体的密度为
[3]若物体的密度较小,当小于液体密度时将漂浮,无法浸没,就不能通过此种方法测液体密度,所以为了增大它测量液体密度的范围,他可以增大物体的密度。
【训练2】
某实验小组在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关;
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关;
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关;
为了验证上述猜想,按照图中字母顺序做了如下实验:
(1)分析比较实验步骤A、B、C,可以验证猜想 是正确的,并由此联想到,轮船的满载排水量越 (选填“大”或“小”),它的承载能力就越强;
(2)若物体的体积为,图E中物体所受的浮力大小为 N,计算可知盐水的密度是 ;
(3)实验中用到的物理研究方法是 法,下列问题的研究中,也用到这种方法的是 。
A.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动
B.在研究磁场时,引入“磁感线”的概念
C.探究电流与电压、电阻的关系
D.研究平面镜成像时,用未点燃的蜡烛去替代点燃蜡烛的像
【答案】(1)二 大
(2)1.2 1.2×103
(3)控制变量 C
【解析】(1)[1]分析比较实验步骤A、B、C发现,物体浸入同种液体中的体积不同,即物体排开液体的体积不同,由于弹簧测力计示数不同,根据称重法可知,物体受到的浮力不同,由此可知,物体受到的浮力与物体排开液体中的体积有关,由此可知,猜想二是正确的。
[2]由此联想到,轮船受到的浮力大小与轮船排开液体中的体积有关,则轮船的满载时排水量越大,它的承载能力就越大。
(2)[1]由图A可知,弹簧测力计示数为2.8N,则物体的重力为2.8N;由图E可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计示数为1.6N,根据称重法可知,物体受到的浮力
[2]物体的体积为,则物体排开盐水的体积为,则盐水的密度
(3)[1]由于影响浮力的因素有多个,实验时,控制其它因素相同,只改变一个影响因素,所以实验中用到的物理研究方法是控制变量法。
[2]A.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动,用到了转换法,故A不符合题意;
B.在研究磁场时,引入“磁感线”的概念是建立模型法,故B不符合题意;
C.探究电流与电压、电阻的关系时,需要改变研究的物理量不变,控制其它物理量相同,所以用到了控制变量法,故C符合题意;
D.研究平面镜成像时,用未点燃的蜡烛去替代点燃的蜡烛的像,是等效替代法,故D不符合题意。
故选C。
【训练3】
如图所示是“探究浮力大小影响因素”实验装置。器材有:两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)、铁块。
(1)当把铁块从空气慢慢浸入水中(未浸没)时,发现弹簧测力计A的示数会随着减小,说明浮力大小和 有关;
(2)实验中发现弹簧测力计A的示数变化量等于弹簧测力计B的示数变化量,可以初步得到结论是: 。
【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)物体受到浮力大小等于物体排开液体的重力
【解析】(1)当把铁块从空气慢慢浸入水中(未浸没)时,铁块排开水的体积变大,弹簧测力计A的示数会随着减小,根据称重法可知,铁块所受的浮力增大,说明说明浮力大小和物体排开液体的体积有关。
(2)测力计A示数变化量等于浮力,测力计B的示数变化量等于排开水的重力,由于发现弹簧测力计A的示数变化量等于弹簧测力计B的示数变化量,则浮力等于排开水的重力,所以,可以初步得到结论是:物体受到浮力大小等于物体排开液体的重力。
【训练4】
在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中:
(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,在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图象;
(3)分析图象可知:浸没前,h增加,F浮 ;浸没后,h增加,F浮 ;(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)若把此物块捏成高6cm的圆锥体,重复上述实验。两次实验所得的F浮随h变化的图象 (选填“相同”或“不同”)。
【答案】(1)量程 竖直
(2)
(3)增大 不变
(4)不同
【解析】(1)[1]根据弹簧测力计的使用方法可知,使用弹簧测力计时,要观察零刻度线、量程和分度值。
[2]由图可知,在竖直方向测量力的大小,因此弹簧测力计要在竖直方向调零。
(2)根据图甲数据,利用用描点法画出图象,如图所示:
(3)[1][2]根据称重法,由图甲可知,在浸没前,h增加,F浮增大;浸没后,h增加,F浮不变。
(4)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体,因为体积的变化和高度不成正比,排开水的体积变化不同,F浮随h不会均匀变化,故与原图象不同。
【训练5】
小青在实验室利用不会吸水的橡皮泥、弹簧测力计、烧杯、水和细线等物品,进行了如图所示的实验,图中数据为相应实验时弹簧测力计的示数。
(1)为了探究浮力的大小与哪些因素有关,小青将橡皮泥捏成一个球体后,用细线将其挂在弹簧测力计挂钩上,进行了图中A、B、C、D、E实验。由A、B、C实验可知,当液体密度一定时, 越大,橡皮泥所受浮力越大;由A、D、E实验可知,橡皮泥所受浮力与 有关。
(2)在E实验中,球体浸没时受到的浮力是 N,容器中盐水的密度为 g/cm3。
(3)为了探究浮力与物体浸入液体中的深度是否有关,她把同一块橡皮泥捏成粗细不同的圆柱体,分别浸入水中一半,若弹簧测力计的示数 ,说明物体所受浮力与浸入液体中的深度无关。
(4)为了验证阿基米德原理,她将装满水的溢水杯放在升降台上,进行了F实验,当逐渐调高升降台时,发现随着球体浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,这一过程中弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,就可以证明F浮=G排,如果放入球体前溢水杯中的水未到溢水口处,会导致 (选填“F浮”或“G排”)的测量值偏小。F实验中的球体刚好浸没时,下表面受到水向上的压力为 。(球的半径为r,球的体积为,水的密度为ρ,结果用所给字母表示)
【答案】(1)物体排开液体的体积 液体的密度
(2)2.4 1.2
(3)不变
(4)变大 G排
【解析】(1)[1]分析实验步骤A、B、C可知,液体的密度相同,排开液体的体积不同,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,根据称重法可得浮力越大。
[2]分析实验步骤A、D、E可知,物体排开液体体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,根据称重法可得浮力的大小不同,可说明浮力的大小与液体的密度有关。
(2)[1]由图可知,测力计的示数为4N,即物体的重力为
浸没在盐水中时测力计的示数为1.6N, 物体浸没在盐水中时受到的浮力为
[2]物体浸没在水中时受到的浮力为
物体浸没在液体中,排开液体的体积等于物体的体积,根据阿基米德原理可得,物体体积为
故有
则盐水的密度为
(3)把同一块橡皮泥捏成粗细不同的圆柱体,分别浸入水中一半,排开液体的体积都相同,弹簧测力计的示数不变,说明物体济受浮力与浸入液体中的深度无关。
(4)[1]如图F,小明将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当逐渐调高升降台,重物浸入水中的体积变大,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,所以弹簧测力计甲的示数F′=G﹣F浮变小,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、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计乙的示数变大。
[2]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,所以弹簧测力计甲示数的变化量和弹簧测力计乙的示数变化量相等,从而证明了。溢水杯未装满水,则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积,物块排开水所受的重力变小,所以,测得排开水的重力会偏小。
[3]F实验中的球体刚好浸没时,球体受到的浮力
由浮力产生的原因可知,此时下表面受到水向上的压力等于浮力为
【训练6】
如图1所示是小杨探究“浮力大小与哪些因素有关”实验,他将同一物体分别放在不同液体中。
(1)由图1中甲乙可知此时物体浸在水中所受浮力的大小为 N;
(2)由图1甲、丙、丁三图可知,浮力大小和浸没的深度 (选填“有关”或“无关”);由图1甲、丁、戊三图可知,浮力大小和 有关;
(3)分析丁、戊两图,比较水对烧杯底的压强和液体对烧杯底的压强的大小关系,则 (选填“大于”“等于”或“小于”);
(4)图2中反映物体浮力大小和物体下表面在水中的深度h关系的图像是 (选填“A”或“B”)(金属块未接触容器底);
(5)在实验过程中,小杨还发现用测量浮力的方法也可以测量物体的密度:
将物体挂在弹簧测力计下,测得物体的重力为G;
将挂在弹簧测力计下的物体 水中,此时弹簧测力计的读数为F;
物体的密度表达式为 (用G、F和来表示)。
【答案】(1)1.6
(2)无关 液体的密度
(3)大于
(4)A
(5)浸没
【解析】(1)图1乙中,测力计分度值为0.2N,示数为4.4N,根据称重法,可知此时物体浸在水中所受浮力的大小为
(2)[1]丙、丁中,只改变浸没的深度,测力计示数不变,根据称重法可知浮力不变,说明浮力大小和浸没的深度无关。
[2]丁、戊中,只改变液体的密度,测力计示数改变,根据称重法可知浮力改变,说明浮力大小和液体密度有关。
(3)分析丁、戊两图,丁中测力计示数较小,根据称重法可知浮力较大,根据可知丁中水的密度大于戊中液体的密度,两个烧杯中液体深度相同,根据可知水对烧杯底的压强大于液体对烧杯底的压强。
(4)物体浸没之前,随着深度增加,物体排开液体的体积增大,受到的浮力增大,物体浸没后,排开液体的体积不变,所受的浮力大小不变,所以物体的浮力是先增大后不变,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(5)[1][2]将物体挂在弹簧测力计下,测得物体的重力为G;将挂在弹簧测力计下的物体浸没水中,此时弹簧测力计的读数为F;则物体浸没时受到的浮力,根据可知物体的体积为
则物体密度为
【训练7】
在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:
A:可能与物体浸没在液体中的深度有关;
B:可能与物体的密度有关;
C:可能与物体的体积有关;
D:可能与物体浸在中液体的体积有关;
E:可能与液体的密度有关。
为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图所示的实验。
器材:体积相等的铁块、铜块,弹簧测力计,一杯水,一杯盐水,细绳。
(1)分析比较实验③④,可以验证猜想 是正确的;分析比较实验④⑤,可以验证猜想 是错误的(选填“A、B、C、D、E”);
(2)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想 是错误的(选填 “A、B、C、D、E”);
(3)分析比较实验 可得:浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关;
(4)该实验探究主要运用的科学探究方法是: ;请再列举一种物理学中常用的研究方法: 。
【答案】(1)D A
(2)B
(3)⑥⑦
(4)控制变量法 蒸发快慢的影响因素
【解析】(1)[1]在实验③④中,液体密度相同,但排开水的体积不同, 由图可知
V排③由称重法可得
F浮③=G①-F③=3N-2N=1N
F浮④=G①-F④=3N-1N=2N
所以
F浮③故说明物体受到的浮力与排开液体的体积有关,即猜想D是正确的。
[2]在实验④⑤中,液体的密度相同,排开液体的体积相同,但物体浸没在液体中的深度不同,此时,弹簧测力计的示数相同都是1.0N,由称重法计算可知
F浮④=F浮⑤=2.0N
说明物体受到的浮力与物体浸没在液体中的深度无关,即猜想A是错误的。
(2)在实验①⑤中,铁块完全浸没在水中,由称重法计算可知
F浮⑤=G①-F⑤=3N-1N=2N
在实验②⑥中,铜块完全浸没在水中,由称重法计算可知
F浮⑥=G②-F⑥=4N-2N=2N
所以
F浮⑤=F浮⑥
比较可知,铁块和铜块排开水的体积相同,液体的密度相同,受到的浮力相同,说明物体受到的浮力与物体的密度无关,即猜想B错误。
(3)研究物体所受浮力的大小与液体的密度有关,需控制排开液体的体积相同,浸没在不同液体中, 实验⑥⑦中,铜块排开液体的体积相同,浸没在不同的液体中,弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,说明物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(4)[1]当研究一个物理量同时与多个因素有关时,需要把多因素的问题变成多个单因素的问题,所以需要采用控制变量法,每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物影响。
[2]由于液体的蒸发快慢与多个因素有关,所以探究蒸发快慢的影响因素时,需要运用控制变量法。
【训练8】
下图所示是探究“影响浮力大小的因素”的一些实验操作步骤。请你针对某一个探究因素,从中选择相应的实验操作步骤,并根据弹簧测力计的示数,说明你的探究结论。
(1)若要探究浮力大小与液体深度的关系,相应的实验操作步骤是图(a)(c)和 (选填图中的符号),可得出初步结论:浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体深度 (选填“有”或“无”)关。
(2)若要探究浮力大小与液体密度是否有关,相应的实验操作步骤是图 (选填图中的符号),可得出初步结论:浸没在液体中的物体受到的浮力大小 。
(3)小组同学想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他们找来易拉罐、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将易拉锯开口向上放入盛水的烧杯中,它漂浮在水面上;
步骤二:将易拉罐捏瘪再放入水中,捏德的易拉罐下沉至杯底。
(ⅰ)通过分析可知:步骤一时易拉罐受到的浮力 步骤二时易拉罐捏瘪时受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(ⅱ)于是小组同学得出结论:物体受到的浮力与形状有关。
请分析他们得出错误结论的原因: 。
【答案】(1)d 无
(2)(a)(d)(e) 与液体密度有关
(3)大于 没有控制变量,易拉罐的形状改变导致排开水的体积也发生了变化
【解析】(1)[1][2]若要探究浮力大小与液体深度的关系,需要控制物体排开液体的体积和液体的密度不变,只改变物体在液体中的深度。从图中可以看出,图(a)是物体在空气中的重力,图(c)是物体浸没在水中某一深度时的拉力,而图(d)是物体浸没在水中更深位置时的拉力。由于物体在图(c)和图(d)中都是浸没状态,所以排开水的体积相同,且水的密度也相同。比较图(a)、(c)和(d)中弹簧测力计的示数,可以发现物体在图(c)和图(d)中的浮力大小相等(因为拉力差即浮力,都等于重力减去拉力,且重力不变,拉力相等,所以浮力相等),这说明浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体深度无关。
(2)若要探究浮力大小与液体密度是否有关,需要控制物体排开液体的体积和物体在液体中的深度不变,只改变液体的密度。从图中可以看出,图(d)是物体浸没在水中时的拉力,而图(e)是物体浸没在盐水中时的拉力。由于物体在图(d)和图(e)中都是浸没状态,所以排开液体的体积相同,且物体在液体中的深度也相同(因为都是浸没)。比较图(a)、(d)和(e)中弹簧测力计的示数,可以发现物体在图(e)中的浮力大于在图(d)中的浮力(因为拉力越小,浮力越大),这说明浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体密度有关,且液体密度越大,浮力越大。
(3)[1][2]对于小组同学想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”的实验,他们存在错误。因为他们在改变物体形状的同时,也改变了物体排开水的体积。根据浮力公式F浮 =ρ液 gV排 ,排开水的体积越大,浮力越大。所以,他们在比较浮力大小时,并没有控制排开水的体积这一变量不变。因此,他们得出的结论是错误的。具体来说,步骤一中易拉罐漂浮在水面上,受到的浮力等于其重力;而步骤二中易拉罐下沉至杯底,受到的浮力小于其重力。但是,由于步骤二中易拉罐排开水的体积大于步骤一中的排开水的体积,所以不能直接比较两个步骤中的浮力大小来得出物体受到的浮力与形状有关的结论。
【训练9】
如图所示,物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)比较 (填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。
(3)比较 (填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)金属块的密度为 kg/m3。
(5)在实验中,排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因: 。
(6)纠正了错误,继续实验,兴趣小组得出结论:物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力。
(7)小明认为金属块在水中会下沉,如果使用漂浮的蜡块做实验则不会得出以上结论。小明的观点是 (选填“正确”或“错误”)的。
【答案】1 ABC ACD 2.7×103 溢水杯未装满 错误
【解析】(1)[1]由图A、C(或D),金属块浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F示=2.7N-1.7N=1N
(2)[2]研究金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关,要控制排开液体的密度相同,改变排开液体的体积,图ABC符合题意。
(3)[3]由图A、C、D知液体的密度相同、排开液体的体积相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,浮力相同,故可以得出浮力与深度没有关系。
(4)[4]金属块浸没在水中时受到的浮力F浮=1N,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排得金属块的体积
根据G=mg知金属块的质量为
金属块的密度
(5)[5]溢水杯中的水没有盛满,则小桶中排出水的重力小于物体排开液体的重力;若在实验中,排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,实验操作中可能造成这种结果的原因:溢水杯中的水没有盛满。
(7)[6]阿基米德原理适用于所有浸在液体中的物体,不管物体是下沉还是漂浮,物体所受浮力的大小都等于它排开液体所受的重力,所以小明的观点是错误的。
【训练10】
在探究浮力的大小跟哪些因素有关时,同学们提出了如下猜想:
猜想一:可能与物体浸在液体中的深度有关。
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关。
猜想三:可能与液体的密度有关。
为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图所示的实验。
器材:圆柱体铁块,弹簧测力计,一杯水,一杯盐水,细绳。
【进行实验】
(1)小明发现丙和丁两次实验中,弹簧测力计示数相同,即铁块所受的 相等,由此得出猜想一是错误的;而同组的小彤发现乙和丙两次实验中,弹簧测力计示数不相同,得出猜想一是正确的。你认为 (选填“小明”或“小彤”)的观点是正确的。理由是: 。
(2)分析比较实验 和 可得:浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(3)根据图中数据可以计算出盐水的密度是 。(g取)
【实验拓展】
(4)铁块按如图中的乙所示缓慢浸入水中(水足够深),铁块不接触容器底部,下列图中能正确反映该过程中弹簧测力计示数F与铁块下表面到水面距离h的关系图像是______(填字母)。
A. B.
C. D.
【答案】(1)浮力 小明 乙、丙两次实验没有控制物体排开液体的体积相同
(2)丁 戊
(3)
(4)B
【解析】(1)[1]丙和丁两次实验中,弹簧测力计示数相同,物体排开水的体积相同,由称重法可知丙和丁两次实验中铁块所受的浮力相等。
[2][3]乙和丙两次实验中,未保证物体排开水的体积相同,不符合控制变量法要求,故得出“浮力大小可能与物体浸在液体中的深度有关”的观点是错误的。
(2)[1][2]根据控制变量法,探究浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体密度的关系,需要保证排开水的体积,及深度均一致,液体密度不同,故选择丁和戊。
(3)丁和戊中的排开液体体积相等,在丁中,在戊中,即,即
(4)铁块按如图中的乙所示缓慢浸入水中(水足够深),铁块不接触容器底部,由,可知密度一定排开液体体积增大,浮力增大,则拉力逐渐减小,直到物体完全被淹没浮力不变,拉力不变。故弹簧测力计示数F与铁块下表面到水面距离h的关系图像是B,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
1.(2024·内蒙古)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,使用的器材有弹簧测力计、带盖的玻璃瓶(瓶盖的质量、体积和形变忽略不计)、柱形容器等,操作过程如下:
(1)在容器中装入适量的水,将玻璃瓶装满水后悬挂在弹簧测力计下,并浸入水中,如图甲所示,容器中水面上升h,弹簧测力计示数为F;
(2)如图乙所示,将玻璃瓶浸没水中,容器中水面又上升h,弹簧测力计示数为0.7F,由此可知浮力的大小与 有关。继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,说明物体所受浮力的大小与 无关,此过程中瓶底所受的压强大小变化情况是 ;
(3)为探究浮力大小与物重是否有关,将玻璃瓶中的一部分水倒出,再将玻璃瓶浸没到容器的水中,如图丙所示,弹簧测力计示数为0.5F。经过测量,图乙、丙操作中玻璃瓶所受浮力均为 F,说明浮力的大小与物重无关。
【答案】物体排开液体的体积 深度 变大 0.6
【解析】(2)[1]图甲中玻璃瓶装满水后部分浸没水中,容器A中水面上升h1,弹簧测力计示数为F;图乙知玻璃瓶装满水后全部浸没水中,容器A中水面又上升h1,弹簧测力计示数为0.7F,说明排开水的体积变大,弹簧测力计的示数减小,由
F浮=G-F示
可知浮力变大,即浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
[2][3]物体浸没后继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,由
F浮=G-F示
可知浮力不变,说明物体所受浮力的大小与浸没的深度无关。此过程中瓶底的深度增加,由p=ρgh知,瓶底所受水的压强大小变大。
(3)[4]图甲中玻璃瓶装满水后部分浸没水中,容器A中水面上升h1,弹簧测力计示数为F;图乙知玻璃瓶装满水后全部浸没水中,容器A中水面又上升h1,说明
根据F浮=ρ液gV排知,在液体密度一定时
又因为
且
则
故
所以,即
由图乙、图丙可知,水面深度相同,玻璃瓶排开水的体积相同,所以图乙、丙操作中玻璃瓶所受浮力均为0.6F,说明浮力的大小与物重无关。
2.(2024·山东菏泽)物理学习小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用同一金属块依次进行如下步骤的操作:
根据上述实验步骤,完成下列问题:
(1)步骤A中金属块重 N;
(2)步骤B中金属块受到的浮力为 N;
(3)分析 三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关;
(4)若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,测力计的示数 1.6N(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)结合已学知识,根据步骤A、C,计算出金属块的体积为 (,g取10N/kg)。
【答案】2.6 0.4 A、C、D 大于
【解析】(1)[1]由图A可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.6N,故金属块重2.6N。
(2)[2]图B中,弹簧测力计的示数为2.2N,由称重法可知,步骤B中金属块受到的浮力为
(3)[3]探究浮力大小与液体密度的关系,根据控制变量法,要使金属块排开液体的体积相同,液体的密度不同,因此应分析A、C、D三步数据。C、D中,金属块完全浸入液体,排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,根据称重法可知金属块受到的浮力不同,因此可初步得出浮力大小与液体密度有关。
(4)[4]若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,金属块排开液体的体积不变,液体密度减小,由可知,金属块受到的浮力减小,由可知,弹簧测力计的示数变大,即大于1.6N。
(5)[5]由A、C可得,金属块完全浸没时,受到的浮力为
金属块的体积
3.(2024·宁夏)如图所示,是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验;
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出物体的重力为 N;
(2)将物体逐渐浸入水中,直至浸没,如图乙、丙、丁所示,记录弹簧测力计示数并分析数据可知:浮力的大小与 有关;
(3)浸没后,继续缓慢地增大物体在水中的深度,同时记录弹簧测力计的示数和物体下表面的深度;下图能正确反映物体所受浮力和物体下表面深度h关系的图像是 ;(填序号)
A. B.
C. D.
(4)通过分析图中甲、丁、戊可知:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力 ;
(5)某同学猜想浮力大小可能与物体的密度有关;请你自选实验器材,简要设计实验步骤来证明他的猜想是否正确。
【答案】2.1 物体排开液体的体积 D 越大 见解析
【解析】(1)[1]由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.1N,则物体的重力为2.1N。
(2)[2]观察乙、丙、丁图发现,在同种液体中,液体密度不变,物体逐渐浸入水中,排开液体的体积增大,弹簧测力计的示数减小,由称重法可知,物体受到的浮力增大,所以浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(3)[3]由于浮力的大小与物体排开液体的体积有关,物体浸入水中越深,排开液体体积越大,则物体下表面深度越大,物体受到的浮力越大;当物体浸没在水中,排开液体的体积不变,则物体受到的浮力大小不变,故随着物体下表面深度增大,物体受到的浮力先增大,后不变,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(4)[4]分析图中甲、丁、戊发现,物体浸没在不同液体中,液体密度不同,物体排开液体的体积相同,液体密度越大,弹簧测力计示数越小,即物体受到的浮力越大,所以可得结论:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
(5)[5]①取体积相同的铜块和铝块,用弹簧测力计分别测出它们的重力记为G1、G2;
②用弹簧测力计分别挂着它们浸没在水中,金属块不触底,读出弹簧测力计的示数记为F1、F2;
③分析比较和的大小,即可验证猜想。
4.(2024·吉林长春)“领先”科创小组利用一个内、外壁均附有刻度尺,厚度均匀的平底柱形玻璃筒进行如下探究:
(1)将玻璃筒放入大烧杯内的水中,玻璃筒竖直漂浮,如图甲所示。测得玻璃筒浸入水中的深度为;
(2)向玻璃筒中缓慢注水,观察到玻璃筒浸入水中的深度逐渐变大,说明:浸在液体中的物体所受浮力的大小跟 有关;进一步分析还可说明:液体内部压强跟 有关。当玻璃筒内水柱的高度为h0时停止注水,此时玻璃筒仍竖直漂浮,测得玻璃筒浸入水中的深度增加了;
(3)如图乙所示,将一个底部平滑的固体艺术品放在质地均匀的黏土上A处;将玻璃筒从水中取出并将外壁及底擦干,然后放在黏土上B处,继续向玻璃筒中缓慢注水,发现黏土凹陷程度增大,说明压力的作用效果跟 有关。当B处与A处凹陷程度相同时,停止注水,发现玻璃筒内水柱的高度增加了;
(4)利用上述方法可粗略测出该艺术品对黏土的压强,其表达式为 (用、g及物理量符号表示)。
【答案】排开液体体积 液体深度 压力大小
【解析】(2)[1]向玻璃筒中缓慢注水,观察到玻璃筒浸入水中的深度逐渐变大,玻璃筒排开水的体积变大,且玻璃筒始终处于漂浮状态,玻璃筒受到的浮力等于玻璃筒的重力,玻璃筒的重力增大,浮力增大,说明:浸在液体中的物体所受浮力的大小跟排开液体的体积有关。
[2]玻璃筒漂浮时,受到的浮力等于玻璃筒底部受到的水的压力,浮力增大,水的压力增大,由得,玻璃筒底部受到的水的压强增大,此时玻璃筒浸入水中的深度逐渐变大,说明液体内部压强跟深度有关。
(3)[3]将玻璃筒从水中取出并将外壁及底擦干,然后放在黏土上B处,继续向玻璃筒中缓慢注水,黏土受到的压力增大,受力面积不变,发现黏土凹陷程度增大,说明压力的作用效果跟压力大小有关。
(4)[4]当玻璃筒内水柱的高度为h0时停止注水,此时玻璃筒仍竖直漂浮,测得玻璃筒浸入水中的深度增加了h2,由浮沉条件得,此时玻璃筒的水的重力为
由浮沉条件得,玻璃筒的重力为
B处与A处凹陷程度相同,说明艺术品对黏土的压强等于玻璃筒对黏土的压强,此时桶内装的水的高度为
则此时玻璃筒内装入的水的重力为
该艺术品对黏土的压强
5.(2024·甘肃临夏)如图甲是科技兴趣小组探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验装置(在物体未浸入水中时,溢水杯中盛满水或酒精,g取)。
(1)物体完全浸没在水中时所受的浮力为 ;
(2)由图甲中A、C、D可知,浮力与物体浸入液体的深度 (选填“有关”或“无关”);
(3)由图甲中A、D、E可知,浮力与液体的密度 (选填“有关”或“无关”);
(4)由实验数据可知,物体的密度为 ;
(5)完成实验后,小组成员想通过实验找到浮力与排开液体重力的关系,借来了木块、天平、量筒和溢水杯等器材。首先将溢水杯放到天平的左盘,并向溢水杯内缓慢加水,直至液面到达溢水杯杯口。在右盘添加砝码直至天平平衡。将量筒放到溢水杯杯口下方,将木块缓慢放入溢水杯,待水不流出时,天平依然平衡,说明 。
【答案】1 无关 有关 4×103 见解析
【解析】(1)[1]C图中物体完全浸没在水中,根据称重法可得物体浸没在水中受到的浮力为
(2)[2]图甲中A、C、D可知,物体浸没在水中的深度不同,弹簧测力计的示数相同,由称重法可知,受到的浮力相同,因此可得物体受到的浮力与进入液体中的深度无关。
(3)[3]图甲中A、D、E可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度越大,弹簧测力计的示数越小,物体受到的浮力越大,说明物体受到的浮力与液体的密度有关。
(4)[4]物体浸没在水中排开液体的体积与物体的体积大小相等,则物体的体积为
物体的密度为
(5)[5]上述实验过程中,天平依然平衡,说明物体受到的浮力等于其排开液体的重力。
6.(2024·黑龙江绥化)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,实验操作如下,实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。(图中所用容器底面积是,均为相同的平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水和另一液体)
(1)测量前,需沿 方向将弹簧测力计调零;
(2)实验中,物块浸没在水中受到的浮力是 N;
(3)如果对比B、E两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,那么这种做法 (选填“正确”或“不正确”),理由是 ;
(4)由 两次实验可得出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(5)完成E实验操作后,用弹簧测力计将物块向上拉出液面一小部分,弹簧测力计示数变为2.8N,此操作会使容器中的液面下降 cm。
【答案】竖直 2 不正确 未控制物体排开液体的体积相同 C、D 1
【解析】(1)[1]实验中,测力计测量竖直向下的力,则测量前,需沿竖直方向将弹簧测力计调零。
(2)[2]由AC实验得,物块浸没在水中受到的浮力是
(3)[3][4] B、E两次实验,液体密度不同,物体排开液体的体积液不同,没有控制物体排开液体的体积相同,会导致结论不可靠,这种做法是不正确的。
(4)[5]由CD实验可得,物体浸没在水中不同深度,弹簧测力计示数相同,则物体受到的浮力不变,可出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)[6]物块浸没在水中,排开水的体积等于物体的体积,则物体体积为
由AE实验得,物块浸没在液体中受到的浮力是
由得,液体密度
完成E实验操作后,用弹簧测力计将物块向上拉出液面一小部分,弹簧测力计示数变为2.8N,该操作使物体受到的浮力减小
由得,物体排开液体的体积减小
会使容器中的液面下降
7.(2024·四川达州)同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图所示(,g取10N/kg)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是 N。
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度 (选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与 三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是 。
【答案】4 无 B、C 错误 没有控制排开液体的体积相等
【解析】(1)[1]由图可知,物体的重力为6N,浸没在水中时弹簧测力计的示数为2N,根据称重法测浮力可知,物体浸没在水中受到的浮力大小为
(2)[2]A与C、D三次实验中物体浸入液体的深度不同,根据称重法测浮力可知,A与C、D三次实验中弹簧测力计的示数相等,则浮力大小相等,故可以得出的结论:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度无关。
(3)[3]验证浮力大小与物体排开液体的体积有关,则需要保持液体的密度相同,改变物体排开液体的体积,故选择A与B、C三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)[4][5]验证浮力大小与液体的密度有关,则需要保持物体排开液体的体积相等,改变液体的密度,A与B、E三次实验中,液体的密度不同,物体排开液体的体积也不同,未控制单一变量,故该操作时错误的,无法得出该结论。
(5)[6]由(1)可知,物体浸没在水中时浮力为4N,则物体的体积为
物体在盐水中所受的浮力为
则步骤E中所用盐水的密度
8.(2024·四川广安)物理兴趣小组的同学在“探究影响浮力大小的因素”过程中,经过讨论提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小与物体浸入的深度有关:
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关:
猜想3:浮力的大小与物体的形状有关。
小组同学分别对以上猜想进行探究,以下是他们的实验过程。
(1)小凌根据A、B、C三图,认为猜想1是正确的;同组的小果根据A、C、D三图,认为猜想1是错误的。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而 ,与物体浸没在液体的深度无关。
(2)根据 三图,可验证猜想2是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据,还可以测出物体的密度为 。()
(3)为了验证猜想3,小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材进行实验,实验步骤如下:
①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中,观察到铝片下沉至杯底;
②将另一薄铝片弯成“碗状”也放入该烧杯中,观察到铝片漂浮在水面上。
根据以上现象,小丽得出猜想3是正确的。她的结论不可靠,原因是 。
【答案】增大 ADE 见详解
【解析】(1)[1]根据A、C、D三图可知,物体浸入液体的深度不同,但测力计的示数相同,说明浮力大小与物体浸没在液体的深度无关;根据A、B、C三图可知,物体浸入液体的体积不同,测力计的示数不同,说明浮力大小与物体浸入液体的体积有关,物体浸入液体体积越大,物体受到的浮力越大。
(2)[2]根据A、D、E三图可知,物体浸入液体的体积相同,但液体的密度不同,测力计的示数不同,说明浮力大小与液体的密度有关。
[3]根据AC图可知
F浮 =G F=4N 2N=2N
根据可得
因为物体浸没,所以
V=V排 =2×10 4m3
根据G=mg和 可得,物体的密度
(3)[4]根据控制变量法可知,要探究浮力大小与物体形状的关系,应控制物体排开液体的体积相同,而实验中将另一薄铝片弯成碗状也放入该烧杯中,铝片漂浮在水面上,铝片排开液体的体积变大,所以小丽的结论不可靠。
9.(2024·重庆)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
【答案】上 增大 0.3 越大 无关 1.1 不变 没有控制物体排开液体的体积相同
【解析】(1)[1]将物块部分浸入水中时,物体受到竖直向下的重力、弹簧测力计对它向上的拉力、水对物体的作用力,由于弹簧测力计的示数减小,则水对物体的作用力为竖直向上,即竖直向上的浮力。
[2]物块部分浸入水中后,由于物体排开液体使液面上升, 即容器底的深度变大,则水对容器底部的压强变大,即水对容器底部的压强比放入物块前大。
[3]当测力计示数如图甲所示时,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.4N,则浮力
(2)[4]由图甲、乙、丙所示实验可知,液体的密度相同,排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,则物体受到的浮力越大,由此可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
[5]观察丙、丁两图可知,物体完全浸没于液体中,排开液体的体积不变,物体在水中的深度增加,弹簧测力计示数不变,受到的浮力不变,说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度无关。
(3)[6]物体的重力为2.7N,浸没在水中时弹簧测力计示数为1.7N,物体受到的浮力
排开水的体积
当物体完全浸没在盐水中时,受到的浮力
物体排开盐水的体积等于排开水的体积,盐水的密度
[7]在实验前,弹簧测力计并未调零,由于浮力是弹簧测力计的两次示数之差,所以计算得到的浮力是准确的,则算出的盐水密度不变。
(4)[8]要探究物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关,需控制物体排开液体的体积、液体的密度相同,小王同学将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,则在改变深度的同时,物体排开液体的体积也改变了,故该方案不合理之处是没有控制物体排开液体的体积相同。
10.(2023·四川乐山)如图是某实验小组的同学探究浮力大小与哪些因素有关的实验步骤。
(1)从图中可知物块的重力为 N;
(2)比较D和E,可以得出:浮力大小与 有关;
(3)比较 和 可以得出:当物块完全浸没后,浮力大小与所处深度无关;
(4)本实验采用的物理方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”);
(5)该小组的同学根据阿基米德原理计算出了上述实验中所用物块的密度:
①物块完全浸没于水中所受浮力为 N;
②物块密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】4.8 液体的密度 C D 控制变量法 0.6 8×103
【解析】(1)由题图A可知,弹簧测力计的示数为4.8N,该物块的重力G物=4.8N。
(2)比较D和E可知,排开液体的体积相同,只有液体的密度不同,故可以得出浮力大小与液体的密度有关。
(3)要想得出当物块完全浸没后,浮力大小与所处深度无关,应控制排开波体的体积和密度不变,只改变深度,故应比较C和D两图。
(4)本实验中要探究浮力的大小与多个因素的关系,采用的物理方法是控制变量法。
(5)①由A、C两图可知,物块完全浸没于水中所受浮力为F浮=4.8N-4.2N=0.6N;
②由浮力公式F浮=ρ液V排g得,物块的体积V=V排==0.6×10-4m3,
物块的质量m==0.48kg,物块密度为ρ物==8×103kg/m3。
11.(2023·黑龙江哈尔滨)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/N 液体密度 排开液体体积/
1 0.4 0.8 50
2 0.9 0.9 100
3 0.5 1.0 50
4 2.2 1.1 200
5 0.6 1.2 50
【答案】3 1 竖直向上 见解析
【解析】(1)[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。
[2]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
[3]浮力的方向竖直向上。
(2)[4]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
由阿基米德原理可得
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,则。若第4次实验液体的密度为,则。
③由第3次实验数据及②中的两组数据可知
由阿基米德原理有如下关系式
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。
12.(2023·湖南常德)小霞同学按照如图1所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(2)观察A、B、C、D四幅图,可得出金属块受到的浮力大小与 有关;
(3)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与 有关;
(4)小明还想用图2所示装置验证阿基米德原理:
①将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”、“变小”、“不变”),若它们的变化量相等,则证明F浮=G排;
②在图2中,已知重物是底面积为100cm2,高为8cm,重为10N的实心长方体,从重物刚接触水面开始,将升降台缓慢上升6cm,则重物最终浸入的深度为 cm(弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm)。
【答案】1 排开液体体积 液体密度 变大 4
【解析】(1)[1]由图A可知,金属块的重力G=4N,由图D可知金属块浸没时弹簧测力计的示数F′=3N,则金属块浸没在水中所受的浮力
F浮=G-F′=4N-3N=1N
(2)[2]由A、B、C、D四个图可知,金属块排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,据此可得出金属块受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
(3)[3]由A、D、E三图可知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,浮力不相同,故可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(4)①[4]如图2,小明将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当小明逐渐调高升降台,重物浸入水中的体积变大,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,所以弹簧测力计甲的示数F′=G﹣F浮变小。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、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计乙的示数变大。
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,所以弹簧测力计甲示数的变化量和弹簧测力计乙的示数变化量相等,从而证明了F浮=G排;
②[5]因平台又上升后,由于物体受浮力,弹簧测力计示数会减小,且弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm,所以,设物体静止时弹簧缩短了hcm,此时物体浸入水中的深度为(6﹣h)cm,弹簧测力计示数为
即
F=G﹣2N/cm×h
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
(10N﹣2N/cm×h)+1.0×103kg/m3×10N/kg×100×(6﹣h)×10﹣6m3=10N
解得h=2cm;所以重物浸入深度为
6cm﹣2cm=4cm
13.(2023·甘肃兰州)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。
物块下表面所处深度h/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
弹簧测力计示数F/N 4.6 4.2 3.8 3.4 3.0 2.6 2.2 2.2 2.2 2.2
物块所受浮力F浮/N 0 0.4 0.8 1.6 2.0 2.4 2.4 2.4 2.4
(1)表格中所缺数据为 ,请在图乙中画出浮力大小F浮与物块下表面所处深度h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);
(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: 。
【答案】1.2 见解析 300 见解析
【解析】(1)[1]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
[2]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)[3]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)[4]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
(4)[5]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。
14.(2023·广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中;
(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h,请根据实验数据,在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像;
(3)分析图像可知:浸没前,h增加,F浮 ;浸没后,h增加,F浮 ;(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F浮随h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: 。
【答案】量程 竖直 见详解 变大 不变 不同 酒精
【解析】(1)[1][2]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
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
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
(3)[4]分析图像可知,物块浸没前,根据
深度h增加,物块排开水的体积增加,浮力变大。
[5]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)[6]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)[7]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。
15.(2023·江西)【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关
【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后,还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。
【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。
①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 N;
②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。
【解释】
(1)图b中橡皮泥受到的浮力大小为 N;
(2)由以上实验可知,浮力大小与物体的形状 ;
【交流】
(3)本实验在其它因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为 ;
(4)在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,橡皮泥所受浮力大小 (选填“变大”“变小”或“不变”),说明浮力大小与 无关;
(5)若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,能否完成本实验的探究?
【答案】4 2 无关 控制变量法 不变 深度 能
【解析】[1]由图a可知,弹簧测力计的所示是4N,所以橡皮泥的重力为4N。
(1)[2]由图b可知,弹簧测力计的示数是2N,橡皮泥受到的浮力
F浮=G-Fb=4N-2N=2N
(2)[3]由实验现象可知,同一块橡皮泥捏成不同形状物体浸没在水中,弹簧测力计的示数相同,由称重法可知浮力相同,说明浮力的大小与物体的形状无关。
(3)[4]探究浮力的大小与物体的形状的关系,保持其它因素都相同,只改变物体的形状,用到控制变量法。
(4)[5][6]在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知浮力大小不变,说明浮力大小与深度无关。
(5)[7]用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,用橡皮筋吊着橡皮泥浸入水中,记录橡皮筋的长度,比较每次橡皮筋的长度可以知道拉力的大小,从而比较浮力的大小,能完成本实验的探究。
16.(2023·湖北随州)实验课上,老师和同学们测量盐水的密度,他们用弹簧测力计、烧杯、水(密度用ρ水表示)、金属块A、盐水以及不吸水的细线等器材完成了图中实验。
(1)要测量金属块A浸没在水中的浮力,合理的测量顺序是 (选填“①→②”或“②→①”);
(2)计算金属块A浸没在水中的浮力F= N;
(3)完成图中各项实验后分析可知:金属块A的浮力大小与 (选填“液体密度”或“金属密度”)有关;
(4)请推导出盐水的密度表达式ρ盐水= (用F1、F2、F3、ρ水表示)。
【答案】①→② 1. 3 液体密度
【解析】(1)[1]要测量金属块A浸没在水中的浮力,先测量金属块A的重力,在测量金属块A浸没在水中弹簧测力计的示数,合理的测量顺序是①→②。
(2)[2]计算金属块A浸没在水中的浮力为
F=G-F示= F1-F2=4.5N-3.2N=1.3N
(3)[3]如图所示,改变了金属块A浸没入液体的密度,故金属块A的浮力大小与液体密度有关。
(4)[4]在水中金属块A受到的浮力为
F浮水=F1-F2
在盐水中金属块A受到的浮力为
F浮盐水=F1-F3
因为金属块A都是浸没在两种液体之中,排开液体的体积和金属块A的体积相同,即
VA=V排
根据公式F浮=ρ液gV排可知
则盐水的密度为。
17.(2023·黑龙江)如图所示是物理兴趣小组探究“影响浮力大小的因素”的实验,根据他的实验探究数据,请你回答下列问题:(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)由图可知物体浸没在水中受到的浮力F浮= 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V= m3,物体的密度ρ= kg/m3。
【答案】0.5 无关 液体的密度 物体排开液体的体积
【解析】(1)[1]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
F浮=G-F3=2N-1.5N=0.5N
(2)[2]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][4]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)[5]物体的体积
[6]物体的密度
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)实验15 探究浮力的大小与哪些因素有关
实验:探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验目的】探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验原理】
【实验设计】
利用控制变量法,结合称重法测浮力,把物体浸没在水中,观察弹簧测力计的示数,改变物体在说中的深度,再观察弹簧测力计的示数,再把物体放在不同密度的液体中观察弹簧测力计的示数,更换体积相同密度不同的物体分别放在同一液体中,观察弹簧测力计的示数,分别研究浮力与每个因素的关系。
【实验器材】弹簧测力计、圆柱体、酒精、水、盐水、体积相等的铝块与铁块等。
【进行实验与收集证据】
(1)用弹簧测力计测出铝块的重力G;
(2)把弹簧测力计悬挂的铝块缓慢浸没水中,并分别停在不同的深度,观察并记录弹簧测力计的示数。
浸没在液体中的深度h 较浅 较深 更深
重力G / N
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
(3)用弹簧测力计提着柱状物体缓慢浸入水中,逐渐增大浸在水中的体积,读取弹簧测力计的示数并记录。
物体浸在液体中的体积V 较小 较大 浸没
重力G / N
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
(4)把悬挂在弹簧测力计下的物块先后浸没在酒精、水、盐水中,观察并记录弹簧测力计的示数。
液体种类 酒精 水 盐水
重力G / N
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
(5)把体积相等的铝块、铁块悬挂在弹簧测力计下端,分别浸没在水中,观察并记录弹簧测力计的示数。
固体种类 铝块 铁块
重力G / N
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
(6)更换不同的物体和密度不同的液体多次实验。
【分析论证】
浸没在液体中的深度h 较浅 较深 更深
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计示数F/ N 1.1 1.1 1.1
浮力F浮/ N 0.7 0.7 0.7
(1)说明物体受到的浮力大小与物体浸没在水中的深度无关;
物体浸在液体中的体积V 较小 较大 浸没
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计示数F/ N 1.6 1.4 1.1
浮力F浮/ N 0.2 0.4 0.7
(2)说明物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关;
液体种类 酒精 水 盐水
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计示数F/ N 1.2 1.1 0.9
浮力F浮/ N 0.6 0.7 0.9
(3)说明物体受到的浮力大小与液体密度有关;
固体种类 铝块 铁块
重力G / N 1.6 4.8
弹簧测力计示数F/ N 1.1 4.1
浮力F浮/ N 0.7 0.7
(4)说明物体受到的浮力大小与物体的密度无关。
【实验结论】浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关。
(1)在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;
(2)在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
【交流讨论】
(1)实验过程中物体不能碰到杯底或杯壁。
(2)实验时,选用不同的物体和液体多次实验的目的是使结论具有普遍性。
《探究浮力的大小与哪些因素有关》常考问题:
(1)应用称重法计算浮力:F浮=G-F。
如a、b两图,物体所受浮力为F浮=G-F=4.8N-3.4N=1.4N
(2)实验原理:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力。
(3)控制变量法的应用
①探究浮力与排开液体体积的关系(用弹簧测力计提着同一物体,使其浸入同种液体的体积不同,观察弹簧测力计示数)。如上图,由a、b、c或a、b、d可得结论:同种液体中,物体排开液体体积越大,所受浮力越大。
②探究浮力与液体密度的关系(用弹簧测力计提着同一物体,保持物体排开液体体积相同,观察弹簧测力计示数)。如上图,由a、d、e可得结论:物体排开液体体积不变,液体密度越大,所受浮力越大。
③探究浮力与浸没深度的关系(用弹簧测力计提着同一物体,让它分别浸没在同一液体的不同深度处)。上图a、c、d可得:其他条件不变时,物体所受浮力大小与物体浸没的深度无关。
(4)读取弹簧测力计示数时,最好在静止状态。因物体在液体中上升或下降过程会受到液体的阻力而使弹簧测力计示数变大或变小。
(5)实验结论:物体在液体中所受浮力的大小,与深度无关,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关;物体排开液体的体积越大,液体的密度越大,受到的浮力越大。
(6)探究浮力大小与物体进入液体深度关系:一定要控制可能影响浮力带下的“浸入液体中物体体积”不变。
(7)多次实验目的:使实验结论具有普遍性,这样得到的结论更科学。
(8)图像分析:当物体逐渐进入液体中,测力计示数不断减小,浮力增大;物体浸没在液体中后,测力计示数不变,浮力不变。测力计示数变化如图甲,福利变化如图乙。
【典例1】
【探究名称】探究浮力的大小与哪些因素有关。
【问题】某实验小组在探究浮力的大小与哪些因素有关时,提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关。
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关。
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关。
【证据】利用弹簧测力计、实心圆柱体物块等器材探究浮力的大小跟哪些因素有关。
【解释】
(1)A、B两图中弹簧测力计的示数之差就等于物体在水中受到的 。如图A所示,圆柱体重 N;圆柱体浸没在水中受到的浮力为 N。
(2)选用图A、D、E的实验可以验证猜想 是 (选填“正确”或“错误”)的。
【交流】
(1)某同学通过分析图C与图E的数据验证猜想三,其中存在的问题是没有控制液体的 。
(2)某同学根据生活经验“铁块放入水中会下沉,而铁块做成轮船却能漂浮在水面上”,提出浮力大小与物体形状有关,请说出是否合理并说明原因: 。
【典例2】
小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;(g取10N/kg)
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
【训练1】
“浸在液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关呢?”小东找来了弹簧测力计、烧杯、一个金属块、水和盐水等器材,进行了如图所示的探究实验。
(1)金属块在图C中受到的浮力为 N;
(2)小东 (选填“能”或“不能”)利用图A和D探究浮力的大小与液体密度有关;
(3)综合上述实验得到的结论是:浸在液体中的物体所受到的浮力的大小与 和 有关;
(4)根据收集到的实验数据,可计算出金属块的密度为 kg/m3;
(5)小东继续思考,如果我知道物体密度,能不能利用如图甲、乙所示的装置测量烧杯中未知液体的密度呢?他找来一个圆柱体物块的密度为5.6g/cm3,用弹簧测力计测得的示数分别如图甲、乙所示,g取10N/kg,则:物块的体积为 cm3,烧杯中液体的密度为 g/cm3,他发现,自己的想法是可以的,根据刚才的方法,小王对弹簧测力计的刻度进行重新标度,将图乙中的装置改装成一个密度计,为了增大它测量液体密度的范围,他可以 (“增大”或“减小”)物体的密度。
【训练2】
某实验小组在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关;
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关;
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关;
为了验证上述猜想,按照图中字母顺序做了如下实验:
(1)分析比较实验步骤A、B、C,可以验证猜想 是正确的,并由此联想到,轮船的满载排水量越 (选填“大”或“小”),它的承载能力就越强;
(2)若物体的体积为,图E中物体所受的浮力大小为 N,计算可知盐水的密度是 ;
(3)实验中用到的物理研究方法是 法,下列问题的研究中,也用到这种方法的是 。
A.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动
B.在研究磁场时,引入“磁感线”的概念
C.探究电流与电压、电阻的关系
D.研究平面镜成像时,用未点燃的蜡烛去替代点燃蜡烛的像
[2]物体的体积为,则物体排开盐水的体积为,则盐水的密度
【训练3】
如图所示是“探究浮力大小影响因素”实验装置。器材有:两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)、铁块。
(1)当把铁块从空气慢慢浸入水中(未浸没)时,发现弹簧测力计A的示数会随着减小,说明浮力大小和 有关;
(2)实验中发现弹簧测力计A的示数变化量等于弹簧测力计B的示数变化量,可以初步得到结论是: 。
【训练4】
在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中:
(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,在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图象;
(3)分析图象可知:浸没前,h增加,F浮 ;浸没后,h增加,F浮 ;(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)若把此物块捏成高6cm的圆锥体,重复上述实验。两次实验所得的F浮随h变化的图象 (选填“相同”或“不同”)。
【训练5】
小青在实验室利用不会吸水的橡皮泥、弹簧测力计、烧杯、水和细线等物品,进行了如图所示的实验,图中数据为相应实验时弹簧测力计的示数。
(1)为了探究浮力的大小与哪些因素有关,小青将橡皮泥捏成一个球体后,用细线将其挂在弹簧测力计挂钩上,进行了图中A、B、C、D、E实验。由A、B、C实验可知,当液体密度一定时, 越大,橡皮泥所受浮力越大;由A、D、E实验可知,橡皮泥所受浮力与 有关。
(2)在E实验中,球体浸没时受到的浮力是 N,容器中盐水的密度为 g/cm3。
(3)为了探究浮力与物体浸入液体中的深度是否有关,她把同一块橡皮泥捏成粗细不同的圆柱体,分别浸入水中一半,若弹簧测力计的示数 ,说明物体所受浮力与浸入液体中的深度无关。
(4)为了验证阿基米德原理,她将装满水的溢水杯放在升降台上,进行了F实验,当逐渐调高升降台时,发现随着球体浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,这一过程中弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,就可以证明F浮=G排,如果放入球体前溢水杯中的水未到溢水口处,会导致 (选填“F浮”或“G排”)的测量值偏小。F实验中的球体刚好浸没时,下表面受到水向上的压力为 。(球的半径为r,球的体积为,水的密度为ρ,结果用所给字母表示)
【训练6】
如图1所示是小杨探究“浮力大小与哪些因素有关”实验,他将同一物体分别放在不同液体中。
(1)由图1中甲乙可知此时物体浸在水中所受浮力的大小为 N;
(2)由图1甲、丙、丁三图可知,浮力大小和浸没的深度 (选填“有关”或“无关”);由图1甲、丁、戊三图可知,浮力大小和 有关;
(3)分析丁、戊两图,比较水对烧杯底的压强和液体对烧杯底的压强的大小关系,则 (选填“大于”“等于”或“小于”);
(4)图2中反映物体浮力大小和物体下表面在水中的深度h关系的图像是 (选填“A”或“B”)(金属块未接触容器底);
(5)在实验过程中,小杨还发现用测量浮力的方法也可以测量物体的密度:
将物体挂在弹簧测力计下,测得物体的重力为G;
将挂在弹簧测力计下的物体 水中,此时弹簧测力计的读数为F;
物体的密度表达式为 (用G、F和来表示)。
【训练7】
在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:
A:可能与物体浸没在液体中的深度有关;
B:可能与物体的密度有关;
C:可能与物体的体积有关;
D:可能与物体浸在中液体的体积有关;
E:可能与液体的密度有关。
为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图所示的实验。
器材:体积相等的铁块、铜块,弹簧测力计,一杯水,一杯盐水,细绳。
(1)分析比较实验③④,可以验证猜想 是正确的;分析比较实验④⑤,可以验证猜想 是错误的(选填“A、B、C、D、E”);
(2)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想 是错误的(选填 “A、B、C、D、E”);
(3)分析比较实验 可得:浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关;
(4)该实验探究主要运用的科学探究方法是: ;请再列举一种物理学中常用的研究方法: 。
【训练8】
下图所示是探究“影响浮力大小的因素”的一些实验操作步骤。请你针对某一个探究因素,从中选择相应的实验操作步骤,并根据弹簧测力计的示数,说明你的探究结论。
(1)若要探究浮力大小与液体深度的关系,相应的实验操作步骤是图(a)(c)和 (选填图中的符号),可得出初步结论:浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体深度 (选填“有”或“无”)关。
(2)若要探究浮力大小与液体密度是否有关,相应的实验操作步骤是图 (选填图中的符号),可得出初步结论:浸没在液体中的物体受到的浮力大小 。
(3)小组同学想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他们找来易拉罐、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将易拉锯开口向上放入盛水的烧杯中,它漂浮在水面上;
步骤二:将易拉罐捏瘪再放入水中,捏德的易拉罐下沉至杯底。
(ⅰ)通过分析可知:步骤一时易拉罐受到的浮力 步骤二时易拉罐捏瘪时受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(ⅱ)于是小组同学得出结论:物体受到的浮力与形状有关。
请分析他们得出错误结论的原因: 。
【训练9】
如图所示,物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)比较 (填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。
(3)比较 (填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)金属块的密度为 kg/m3。
(5)在实验中,排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因: 。
(6)纠正了错误,继续实验,兴趣小组得出结论:物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力。
(7)小明认为金属块在水中会下沉,如果使用漂浮的蜡块做实验则不会得出以上结论。小明的观点是 (选填“正确”或“错误”)的。
【训练10】
在探究浮力的大小跟哪些因素有关时,同学们提出了如下猜想:
猜想一:可能与物体浸在液体中的深度有关。
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关。
猜想三:可能与液体的密度有关。
为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图所示的实验。
器材:圆柱体铁块,弹簧测力计,一杯水,一杯盐水,细绳。
【进行实验】
(1)小明发现丙和丁两次实验中,弹簧测力计示数相同,即铁块所受的 相等,由此得出猜想一是错误的;而同组的小彤发现乙和丙两次实验中,弹簧测力计示数不相同,得出猜想一是正确的。你认为 (选填“小明”或“小彤”)的观点是正确的。理由是: 。
(2)分析比较实验 和 可得:浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(3)根据图中数据可以计算出盐水的密度是 。(g取)
【实验拓展】
(4)铁块按如图中的乙所示缓慢浸入水中(水足够深),铁块不接触容器底部,下列图中能正确反映该过程中弹簧测力计示数F与铁块下表面到水面距离h的关系图像是______(填字母)。
A. B.
C. D.
1.(2024·内蒙古)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,使用的器材有弹簧测力计、带盖的玻璃瓶(瓶盖的质量、体积和形变忽略不计)、柱形容器等,操作过程如下:
(1)在容器中装入适量的水,将玻璃瓶装满水后悬挂在弹簧测力计下,并浸入水中,如图甲所示,容器中水面上升h,弹簧测力计示数为F;
(2)如图乙所示,将玻璃瓶浸没水中,容器中水面又上升h,弹簧测力计示数为0.7F,由此可知浮力的大小与 有关。继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,说明物体所受浮力的大小与 无关,此过程中瓶底所受的压强大小变化情况是 ;
(3)为探究浮力大小与物重是否有关,将玻璃瓶中的一部分水倒出,再将玻璃瓶浸没到容器的水中,如图丙所示,弹簧测力计示数为0.5F。经过测量,图乙、丙操作中玻璃瓶所受浮力均为 F,说明浮力的大小与物重无关。
2.(2024·山东菏泽)物理学习小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用同一金属块依次进行如下步骤的操作:
根据上述实验步骤,完成下列问题:
(1)步骤A中金属块重 N;
(2)步骤B中金属块受到的浮力为 N;
(3)分析 三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关;
(4)若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,测力计的示数 1.6N(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)结合已学知识,根据步骤A、C,计算出金属块的体积为 (,g取10N/kg)。
3.(2024·宁夏)如图所示,是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验;
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出物体的重力为 N;
(2)将物体逐渐浸入水中,直至浸没,如图乙、丙、丁所示,记录弹簧测力计示数并分析数据可知:浮力的大小与 有关;
(3)浸没后,继续缓慢地增大物体在水中的深度,同时记录弹簧测力计的示数和物体下表面的深度;下图能正确反映物体所受浮力和物体下表面深度h关系的图像是 ;(填序号)
A. B.
C. D.
(4)通过分析图中甲、丁、戊可知:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力 ;
(5)某同学猜想浮力大小可能与物体的密度有关;请你自选实验器材,简要设计实验步骤来证明他的猜想是否正确。
4.(2024·吉林长春)“领先”科创小组利用一个内、外壁均附有刻度尺,厚度均匀的平底柱形玻璃筒进行如下探究:
(1)将玻璃筒放入大烧杯内的水中,玻璃筒竖直漂浮,如图甲所示。测得玻璃筒浸入水中的深度为;
(2)向玻璃筒中缓慢注水,观察到玻璃筒浸入水中的深度逐渐变大,说明:浸在液体中的物体所受浮力的大小跟 有关;进一步分析还可说明:液体内部压强跟 有关。当玻璃筒内水柱的高度为h0时停止注水,此时玻璃筒仍竖直漂浮,测得玻璃筒浸入水中的深度增加了;
(3)如图乙所示,将一个底部平滑的固体艺术品放在质地均匀的黏土上A处;将玻璃筒从水中取出并将外壁及底擦干,然后放在黏土上B处,继续向玻璃筒中缓慢注水,发现黏土凹陷程度增大,说明压力的作用效果跟 有关。当B处与A处凹陷程度相同时,停止注水,发现玻璃筒内水柱的高度增加了;
(4)利用上述方法可粗略测出该艺术品对黏土的压强,其表达式为 (用、g及物理量符号表示)。
5.(2024·甘肃临夏)如图甲是科技兴趣小组探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验装置(在物体未浸入水中时,溢水杯中盛满水或酒精,g取)。
(1)物体完全浸没在水中时所受的浮力为 ;
(2)由图甲中A、C、D可知,浮力与物体浸入液体的深度 (选填“有关”或“无关”);
(3)由图甲中A、D、E可知,浮力与液体的密度 (选填“有关”或“无关”);
(4)由实验数据可知,物体的密度为 ;
(5)完成实验后,小组成员想通过实验找到浮力与排开液体重力的关系,借来了木块、天平、量筒和溢水杯等器材。首先将溢水杯放到天平的左盘,并向溢水杯内缓慢加水,直至液面到达溢水杯杯口。在右盘添加砝码直至天平平衡。将量筒放到溢水杯杯口下方,将木块缓慢放入溢水杯,待水不流出时,天平依然平衡,说明 。
6.(2024·黑龙江绥化)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,实验操作如下,实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。(图中所用容器底面积是,均为相同的平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水和另一液体)
(1)测量前,需沿 方向将弹簧测力计调零;
(2)实验中,物块浸没在水中受到的浮力是 N;
(3)如果对比B、E两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,那么这种做法 (选填“正确”或“不正确”),理由是 ;
(4)由 两次实验可得出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(5)完成E实验操作后,用弹簧测力计将物块向上拉出液面一小部分,弹簧测力计示数变为2.8N,此操作会使容器中的液面下降 cm。
7.(2024·四川达州)同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图所示(,g取10N/kg)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是 N。
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度 (选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与 三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是 。
8.(2024·四川广安)物理兴趣小组的同学在“探究影响浮力大小的因素”过程中,经过讨论提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小与物体浸入的深度有关:
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关:
猜想3:浮力的大小与物体的形状有关。
小组同学分别对以上猜想进行探究,以下是他们的实验过程。
(1)小凌根据A、B、C三图,认为猜想1是正确的;同组的小果根据A、C、D三图,认为猜想1是错误的。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而 ,与物体浸没在液体的深度无关。
(2)根据 三图,可验证猜想2是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据,还可以测出物体的密度为 。()
(3)为了验证猜想3,小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材进行实验,实验步骤如下:
①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中,观察到铝片下沉至杯底;
②将另一薄铝片弯成“碗状”也放入该烧杯中,观察到铝片漂浮在水面上。
根据以上现象,小丽得出猜想3是正确的。她的结论不可靠,原因是 。
9.(2024·重庆)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
10.(2023·四川乐山)如图是某实验小组的同学探究浮力大小与哪些因素有关的实验步骤。
(1)从图中可知物块的重力为 N;
(2)比较D和E,可以得出:浮力大小与 有关;
(3)比较 和 可以得出:当物块完全浸没后,浮力大小与所处深度无关;
(4)本实验采用的物理方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”);
(5)该小组的同学根据阿基米德原理计算出了上述实验中所用物块的密度:
①物块完全浸没于水中所受浮力为 N;
②物块密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
11.(2023·黑龙江哈尔滨)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/N 液体密度 排开液体体积/
1 0.4 0.8 50
2 0.9 0.9 100
3 0.5 1.0 50
4 2.2 1.1 200
5 0.6 1.2 50
12.(2023·湖南常德)小霞同学按照如图1所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(2)观察A、B、C、D四幅图,可得出金属块受到的浮力大小与 有关;
(3)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与 有关;
(4)小明还想用图2所示装置验证阿基米德原理:
①将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”、“变小”、“不变”),若它们的变化量相等,则证明F浮=G排;
②在图2中,已知重物是底面积为100cm2,高为8cm,重为10N的实心长方体,从重物刚接触水面开始,将升降台缓慢上升6cm,则重物最终浸入的深度为 cm(弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm)。
13.(2023·甘肃兰州)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。
物块下表面所处深度h/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
弹簧测力计示数F/N 4.6 4.2 3.8 3.4 3.0 2.6 2.2 2.2 2.2 2.2
物块所受浮力F浮/N 0 0.4 0.8 1.6 2.0 2.4 2.4 2.4 2.4
(1)表格中所缺数据为 ,请在图乙中画出浮力大小F浮与物块下表面所处深度h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);
(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: 。
14.(2023·广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中;
(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h,请根据实验数据,在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像;
(3)分析图像可知:浸没前,h增加,F浮 ;浸没后,h增加,F浮 ;(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F浮随h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: 。
15.(2023·江西)【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关
【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后,还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。
【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。
①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 N;
②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。
【解释】
(1)图b中橡皮泥受到的浮力大小为 N;
(2)由以上实验可知,浮力大小与物体的形状 ;
【交流】
(3)本实验在其它因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为 ;
(4)在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,橡皮泥所受浮力大小 (选填“变大”“变小”或“不变”),说明浮力大小与 无关;
(5)若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,能否完成本实验的探究?
16.(2023·湖北随州)实验课上,老师和同学们测量盐水的密度,他们用弹簧测力计、烧杯、水(密度用ρ水表示)、金属块A、盐水以及不吸水的细线等器材完成了图中实验。
(1)要测量金属块A浸没在水中的浮力,合理的测量顺序是 (选填“①→②”或“②→①”);
(2)计算金属块A浸没在水中的浮力F= N;
(3)完成图中各项实验后分析可知:金属块A的浮力大小与 (选填“液体密度”或“金属密度”)有关;
(4)请推导出盐水的密度表达式ρ盐水= (用F1、F2、F3、ρ水表示)。
17.(2023·黑龙江)如图所示是物理兴趣小组探究“影响浮力大小的因素”的实验,根据他的实验探究数据,请你回答下列问题:(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)由图可知物体浸没在水中受到的浮力F浮= 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V= m3,物体的密度ρ= kg/m3。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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