3 科学探究：浮力的大小
知识点1 浮力大小跟什么因素有关
1．如图所示，把锥体浸没在水中，当锥尖朝上和朝下时，锥体所受浮力( C )
A．锥尖朝上时大
B．锥尖朝下时大
C．一样大
D．一样大，且等于零
由图知，把锥体浸没在水中，当锥尖朝上和朝下时排开水的体积是相等的，锥体受到的浮力大小是相等的。
2．(山东烟台期末)学习浮力时，老师组织同学们进行了以下体验活动：将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中，如图所示，用手试着慢慢把它竖直压入水中，体会手的感受；空筒全部没入水中后，继续试着把它压向桶底，体会手的感受。根据活动中的感受，大家提出了以下四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( C )
A．手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系
B．浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系
C．浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D．液体压强与物体浸入液体的深度有什么关系
3．(山东淄博期中)体积相同的A、B、C三个小球放入同种液体中静止时如图，则三个球所受的浮力( C )
A．FA＝FB＝FC B．FA>FB>FC
C．FA4．(四川乐山期中)在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示的一系列实验。
(1)比较①②③三次实验是为了探究浮力的大小与__排开液体的体积__的关系；该铜块浸没在盐水中时受到的浮力为__1.1__ N；
(2)分析__③④__(填序号)实验数据，可知浸没在液体中的物体，所受浮力的大小与浸入液体内的深度无关；
(3)为了探究浮力的大小与液体密度的关系：小阳进行了①②⑤实验，得出了物体受到的浮力与液体的密度有关的结论。他的结论__不可靠__(选填“可靠”或“不可靠”)，原因是__没有控制铜块排开液体的体积相同__。
(1)通过观察①②③三次实验可以看到，液体都是水，每次改变的是铜块浸入液体的体积，即三次实验是为了探究浮力的大小与排开液体的体积的关系；根据题意可知，结合①⑤两次实验可知，根据称重法可知，该铜块浸没在盐水中时所受的浮力为F浮＝G－F示＝9 N－7.9 N＝1.1 N；(2)在探究所受浮力的大小与浸入液体内的深度的关系时，需要控制液体相同，浸入的深度不同，通过观察③④两次实验，可知浸没在液体中的物体，所受浮力的大小与浸入液体内的深度无关；(3)探究物体受到的浮力与液体的密度的关系时，需要选用不同的液体，且控制铜块排开液体的体积相同，由①②⑤实验可知，虽然选用了不同的液体，但是没有控制铜块排开液体的体积相同，即结论不可靠，原因是没有控制铜块排开液体的体积相同。
知识点2 阿基米德原理
5．关于浮力，下列说法正确的是( C )
A．物体浸没在水中越深，受到的浮力越大
B．阿基米德原理只适用于液体，不适用于气体
C．浸在水中的物体，受到的浮力大小与排开水的体积有关
D．在液体中，上浮的物体受到的浮力大，下沉的物体受到浮力小
当物体浸没在水中时，V排不变，浮力不变，故A错误；阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体，故B错误；由阿基米德原理公式：F浮＝ρ液gV排可知，浸在水中的物体，受到的浮力与排开水的体积有关，故C正确；相同体积的木块和铁块，浸没在水中，木块上浮，铁块下沉，但铁块受到的浮力并不小于木块受到的浮力，故D错误。
6．如图所示，悬吊的实心铁球缓慢浸没于盛满水的大烧杯中，沉到底部，则从大烧杯溢出流入小烧杯中的水和此铁球的关系是( D )
A．两者体积和质量都相等
B．两者体积和质量都不相等
C．两者体积相等，小烧杯中水的质量比铁球的质量大
D．两者体积相等，小烧杯中水的质量比铁球的质量小
7．某物体浸在水中时受到的浮力为2 N，此时该物体排开水的重力( B )
A．可能小于2 N
B．一定等于2 N
C．可能大于2 N
D．以上情况均有可能
8．(山东临沂期中)如图，小明在验证“阿基米德原理”实验中：
(1)用已调零的弹簧测力计进行实验操作，测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮＝__F1－F2__，测得铁球排开水所受的重力表达式为G排＝__F3－F4__；(用此题中所给字母表示)
(2)你认为实验的最佳顺序是__B__；
A．甲丁乙丙 B．丁甲乙丙
C．甲乙丙丁
(3)若物体漂浮时，浮力__一定__(选填“一定”或“不一定”)等于物体排开液体的重力；
(4)若步骤乙中，铁球只浸入水中一半，对实验结论__无__(选填“有”或“无”)影响。
(1)由图甲看出，物体的重力是F1，物体浸没在水中弹簧测力计对物体的拉力是F2，根据称重法可知，物体浸没在水中受到的浮力F浮＝F1－F2，小桶的重力为F4，小桶和排开水的总重力为F3，因此物体排开水的重力是G排＝F3－F4；(2)最合理的实验顺序是：丁，用弹簧测力计测出空小桶的重力；甲，用弹簧测力计测出物体所受到的重力；乙，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；丙，用弹簧测力计测出接水后小桶与水所受的总重力；即正确顺序为丁甲乙丙，故B正确；(3)物体漂浮时，浮力等于重力，根据阿基米德原理，物体所受浮力等于排开液体的重力，所以若物体漂浮时，浮力一定等于物体排开液体的重力；(4)铁球只浸入水中一半时，铁球受到的浮力仍等于排开液体的重力，因此对实验没有影响。
9．(海南中考)如图所示，两个相同的气球，分别充入氢气和空气，充气后体积相同，放飞气球时只有氢气气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空，则下列说法正确的是( B )
A．F氢＞F空
B．F氢＝F空
C．F氢＜F空
D．条件不足，无法比较
10．(四川自贡中考)如图所示，水平桌面上有甲、乙两个相同容器，分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体，将两个相同的小球分别放在两容器中，小球静止时，两容器液面相平，两个小球受到的浮力分别为F1、F2，则下列判断正确的是( A )
①F1＞F2 ②ρ1＞ρ2 ③甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
A．②③ B．①②
C．①③ D．①②③
①因为物体漂浮或悬浮时，受到的浮力和自身的重力相等，所以两个相同的小球在两杯中受到的浮力都等于小球的重力，则F1＝F2，故①错误；②由题图可知，小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态，根据浮沉条件可知，ρ1＞ρ球，ρ2＝ρ球，所以ρ1＞ρ2，故②正确；③两杯中液面相平，ρ1＞ρ2，所以根据p＝ρ液gh可知，烧杯底受到液体的压强：p1＞p2，故③正确。
11．(山东烟台期末)用弹簧测力计悬挂一实心物体，将物体从水面上方某一高度匀速下降，如图甲所示，物体下降过程中，弹簧测力计示数F与物块下降高度h的关系如图乙所示 (忽略液面变化)，物体受到的最大浮力为__4_N__，物体的体积为__4×10-4_m3__，物体的密度为__2.25×103_kg/_m3__。(g取10 N/kg)
由图可知，物体重力为9 N，全部浸没时测力计示数为5 N，根据称重法，物体受到的最大浮力为F浮＝G－F示＝9 N－5 N＝4 N；物体的体积为V＝V排＝＝＝4×10-4 m3；物体的密度为ρ＝＝＝＝＝2.25×103 kg/m3。
12．(宁夏中考)如图所示，是“探究浮力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__2.1__ 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__物体排开液体的体积__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F浮和物体下表面深度h关系的图像是__D__；
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__越大__；
(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。
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G1－F1和G2－F2的大小，即可验证猜想。
(1)由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.1 N，示数为2.1 N，则物体的重力为2.1 N。(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)由于浮力的大小与物体排开液体的体积有关，物体未浸没时，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；当物体浸没在水中时，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正确。(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)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G1－F1和G2－F2的大小，即可验证猜想。
13．(河北保定期末)兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
(1)实验中所用物块所受的重力为__4__ N；
(2)溢水杯装满水后，将物块浸没在水中，如图乙所示，此时物块受到的浮力为__1__ N。由实验可知：物块所受的浮力大小__等于__(选填“大于”“等于”或 “小于”)它排开的水所受的重力；
(3)继续实验，将物块浸没在装满酒精的溢水杯中，如图丙所示，发现F5>F3，说明物块所受的浮力大小与__液体的密度__有关。换用酒精再次实验的目的是__寻找普遍规律__(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。由以上实验数据还可以得出：酒精的密度是__0.8×103__kg/m3。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)由图甲可知，物体所受的重力为4 N；(2)物块的重力大小是4 N，物块浸没在水中弹簧测力计示数是3 N，物块浸没在水中所受的浮力F浮＝F1－F3＝4 N－3 N＝1 N；物块排开水所受的重力可以由实验步骤乙和甲得到，物块排开水所受的重力G排＝F4－F2＝1.5 N－0.5 N＝1 N，物块所受的浮力大小等于它排开水所受的重力；(3)酒精代替水继续实验，发现此时的变大，由称重法可知浮力变小，排开液体的体积相同，液体的密度不同，浮力不同，说明浮力的大小与液体的密度有关；为了寻找普遍规律，避免偶然性，要换用酒精再次实验；由(1)中分析可知物块浸没在水中所受的浮力为1 N，可得V排＝＝＝1×10-4 m3，由甲、丙实验可得物块浸没在酒精中所受的浮力F浮′＝F1－F5＝4 N－3.2 N＝0.8 N，物块浸没在酒精中排开酒精的体积与浸没在水中排开水的体积相同，根据阿基米德原理可得ρ酒精＝＝＝0.8×103 kg/m3。
14．(科学思维)(四川广安中考)“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。某科创小组仿效曹冲，制作了一台“浮力秤”，用来测量物体的质量。浮力秤由秤盘和高度为20 cm，底面积为0.1 m2的圆柱体组成。如图所示，将浮力秤放入水中，静止时浸入水中的深度为8 cm。求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)当秤盘不放物体时，浮力秤下表面所受水的压强；
(2)浮力秤所周的重力；
(3)浮力秤能测物体的最大质量。
(1)由题可知，当秤盘不放物体时，浮力秤下表面受到水的压强为p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.08 m＝800 Pa；
(2)由题可知，浮力秤静止在水中时排开水的体积为V排＝Sh＝0.1 m2×0.08 m＝0.008 m3，
根据阿基米德原理，浮力秤静止在水中时受到的浮力为F浮＝ρgV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.008 m3＝80 N，
因为浮力秤静止在水中时是漂浮状态，则重力等于浮力为80 N；
(3)当浮力秤上表面刚刚和水面相平时，能够受到最大浮力为F大＝ρgV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m2×0.2 m＝200 N，
所以能够测出物体的最大重力为G大＝F大－G＝200 N－80 N＝120 N，
则浮力秤能测物体的最大质量为m＝＝＝12 kg。
答：(1)当秤盘不放物体时，浮力秤下表面所受水的压强为800 Pa；
(2)浮力秤所受的重力为80 N；
(3)浮力秤能测物体的最大质量为12 kg。3 科学探究：浮力的大小
知识点1 浮力大小跟什么因素有关
1．如图所示，把锥体浸没在水中，当锥尖朝上和朝下时，锥体所受浮力( )
A．锥尖朝上时大
B．锥尖朝下时大
C．一样大
D．一样大，且等于零
2．(山东烟台期末)学习浮力时，老师组织同学们进行了以下体验活动：将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中，如图所示，用手试着慢慢把它竖直压入水中，体会手的感受；空筒全部没入水中后，继续试着把它压向桶底，体会手的感受。根据活动中的感受，大家提出了以下四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A．手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系
B．浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系
C．浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D．液体压强与物体浸入液体的深度有什么关系
3．(山东淄博期中)体积相同的A、B、C三个小球放入同种液体中静止时如图，则三个球所受的浮力( )
A．FA＝FB＝FC B．FA>FB>FC
C．FA4．(四川乐山期中)在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示的一系列实验。
(1)比较①②③三次实验是为了探究浮力的大小与__ __的关系；该铜块浸没在盐水中时受到的浮力为__ __ N；
(2)分析__ __(填序号)实验数据，可知浸没在液体中的物体，所受浮力的大小与浸入液体内的深度无关；
(3)为了探究浮力的大小与液体密度的关系：小阳进行了①②⑤实验，得出了物体受到的浮力与液体的密度有关的结论。他的结论__ __(选填“可靠”或“不可靠”)，原因是__ __。
知识点2 阿基米德原理
5．关于浮力，下列说法正确的是( )
A．物体浸没在水中越深，受到的浮力越大
B．阿基米德原理只适用于液体，不适用于气体
C．浸在水中的物体，受到的浮力大小与排开水的体积有关
D．在液体中，上浮的物体受到的浮力大，下沉的物体受到浮力小
6．如图所示，悬吊的实心铁球缓慢浸没于盛满水的大烧杯中，沉到底部，则从大烧杯溢出流入小烧杯中的水和此铁球的关系是( )
A．两者体积和质量都相等
B．两者体积和质量都不相等
C．两者体积相等，小烧杯中水的质量比铁球的质量大
D．两者体积相等，小烧杯中水的质量比铁球的质量小
7．某物体浸在水中时受到的浮力为2 N，此时该物体排开水的重力( )
A．可能小于2 N
B．一定等于2 N
C．可能大于2 N
D．以上情况均有可能
8．(山东临沂期中)如图，小明在验证“阿基米德原理”实验中：
(1)用已调零的弹簧测力计进行实验操作，测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮＝__ __，测得铁球排开水所受的重力表达式为G排＝__ __；(用此题中所给字母表示)
(2)你认为实验的最佳顺序是__ __；
A．甲丁乙丙 B．丁甲乙丙
C．甲乙丙丁
(3)若物体漂浮时，浮力__ __(选填“一定”或“不一定”)等于物体排开液体的重力；
(4)若步骤乙中，铁球只浸入水中一半，对实验结论__ __(选填“有”或“无”)影响。
9．(海南中考)如图所示，两个相同的气球，分别充入氢气和空气，充气后体积相同，放飞气球时只有氢气气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空，则下列说法正确的是( )
A．F氢＞F空
B．F氢＝F空
C．F氢＜F空
D．条件不足，无法比较
10．(四川自贡中考)如图所示，水平桌面上有甲、乙两个相同容器，分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体，将两个相同的小球分别放在两容器中，小球静止时，两容器液面相平，两个小球受到的浮力分别为F1、F2，则下列判断正确的是( )
①F1＞F2 ②ρ1＞ρ2 ③甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
A．②③ B．①②
C．①③ D．①②③
11．(山东烟台期末)用弹簧测力计悬挂一实心物体，将物体从水面上方某一高度匀速下降，如图甲所示，物体下降过程中，弹簧测力计示数F与物块下降高度h的关系如图乙所示 (忽略液面变化)，物体受到的最大浮力为__ _ __，物体的体积为__ _ __，物体的密度为__ _ _ __。(g取10 N/kg)
12．(宁夏中考)如图所示，是“探究浮力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F浮和物体下表面深度h关系的图像是__ __；
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。
13．(河北保定期末)兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
(1)实验中所用物块所受的重力为__ __ N；
(2)溢水杯装满水后，将物块浸没在水中，如图乙所示，此时物块受到的浮力为__ __ N。由实验可知：物块所受的浮力大小__ __(选填“大于”“等于”或 “小于”)它排开的水所受的重力；
(3)继续实验，将物块浸没在装满酒精的溢水杯中，如图丙所示，发现F5>F3，说明物块所受的浮力大小与__ __有关。换用酒精再次实验的目的是__ __(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。由以上实验数据还可以得出：酒精的密度是__ __kg/m3。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
14．(科学思维)(四川广安中考)“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。某科创小组仿效曹冲，制作了一台“浮力秤”，用来测量物体的质量。浮力秤由秤盘和高度为20 cm，底面积为0.1 m2的圆柱体组成。如图所示，将浮力秤放入水中，静止时浸入水中的深度为8 cm。求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)当秤盘不放物体时，浮力秤下表面所受水的压强；
(2)浮力秤所周的重力；
(3)浮力秤能测物体的最大质量。
