【期末专项训练】 浮力实验题探究易错精选题 2024-2025学年人教版物理八年级下册
1.小明用弹簧测力计等器材测量一个水晶球的密度,已知测力计量程0~5N,烧杯的重力为1.5N,底面积为100cm2,请将下面实验步骤中的数据补充完整。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出该水晶球在空气中的重力G=2.5N;
(2)将该水晶球浸没在水中静止时,如图乙所示;
(3)根据阿基米德原理可算出该水晶球的体积V= m3;
(4)根据密度公式算出该水晶球的密度ρ= kg/m3;
(5)如丙图所示,实验乙中,水晶球从弹簧测力计上脱落沉入水中,水对烧杯的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”),此时水面深度为20cm,则此时烧杯对桌面的压强为 Pa;水晶球受到的支持力为 N。
2.如图所示,是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。将一石块挂于弹簧测力计上,并将其慢慢浸入烧杯内的液体中。图甲、乙、丙烧杯中装的液体是水,图丁烧杯中装的液体是酒精,、、、分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数,请回答以下问题:
(1)图甲中,弹簧测力计的示数 N;
(2)石块完全浸没在水中时所受的浮力为 N;
(3)分析图中乙、丙两图实验数据可得结论: ;分析图中 两图实验数据可得物体所受的浮力大小与液体密度有关;
(4)分析图中丁、戊两图实验数据可得: 。
3.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1所示,用手把饮料罐按入水中,饮料料罐浸入水中越深,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2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:其他条件相同时,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,小明用多块相同的橡皮泥,分别捏成实心的不同形状,测得它们浸没在水中所受的浮力均相同,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状无关,你认为这结论是否可靠,并说明理由: 。
4.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)在D与E两图中,保持了排开液体的体积不变,是在研究浮力与 的关系;根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为 N。
(2)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为 。
(3)小明对ABCD四个实验步骤进行了观察研究,能够得出的结论是 。
5.小龙利用图甲所示的实验装置“探究浮力大小跟哪些因素有关”。
(1)弹簧测力计下挂着一个重2.2N、体积为96cm3的圆柱形物体,两组同学分别将该圆柱形物体缓慢浸入水中,记录了物体浸入体积与对应的弹簧测力计示数,并填写在表一和表二中。图甲中弹簧测力计的示数为 N,此时物体所受浮力为 N;
表一
物体浸入体积V/cm3 测力计示数F/N
32 1.9
64 1.6
96 1.3
表二
物体浸入体积V/cm3 测力计示数F/N
32 2.1
64 2.0
96 1.9
(2)由表一数据可得结论:浮力大小与 有关。老师指出表二中记录的测力计示数有问题,请你帮老师写出判断的理由: ;
(3)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,需要将圆柱形物体浸没在 中进行实验,这里用到的实验方法是 ;
(4)如图乙是小龙自制的“浮沉子”,该小玻璃空瓶的质量为8g、容积为10ml。把空瓶装满水,沉入装有4.8ml水的量筒中,其状态如图丙所示,则玻璃瓶的玻璃密度为 kg/m3;当该玻璃瓶如图乙那样开口朝下悬浮在水中时,该玻璃瓶内的水的重力为 N(忽略瓶内空气质量)。
6.小明想利用弹簧测力计测物体的密度,如图所示,其中图丁和戊中合金块接触容器底且与容器底有力的作用,水和某种液体的体积均为750。
(1)使用弹簧测力计时,手应拿住弹簧测力计的 (选填“拉环”或“刻度盘”);
(2)由图甲到乙的过程中,电子秤的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”),图丙中合金块在水中受到的浮力为 N。根据图甲、乙、丙可得出合金块在水中受到的浮力大小与 无关;
(3)根据以上实验数据计算可知,合金块的密度为 ,若交换图甲、乙顺序测出合金块的密度将 (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”);
(4)图丁和图甲相比,弹簧测力计示数的变化量为,电子秤示数的变化量为,则 (选填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)小明发现图丙和戊中的电子秤示数恰好相同,于是他利用所学知识计算出图戊中合金块对容器底的压力为 N。
7.在“探究影响浮力大小因素”的实验中,某实验小组同学进行了如图所示的实验。
(1)从图中的实验数据可知,物体浸没在浓盐水中所受的浮力为 N。
(2)比较 三次实验,可以得出:浮力大小与液体的密度有关。
(3)比较A、B、C三次实验,可以得出:浮力大小与物体浸入液体的体积有关,请你举出可以验证该结论的一个生活实例: 。
(4)实验时,若先将物体放入水中测拉力,再测量物体的重力,则所测的浮力值会如何变化,并说明理由: 。
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:浮力的大小可能与物体的形状有关;
猜想4;浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关。
(1)如图1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2所示的实验;
①在序号a的实验中物体所受的浮力为 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,物体所受的浮力越 ;
④比较序号a、b、c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 。
9.如图所示是“探究影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
(1)当物体逐渐浸入水中,水对物体底面的压强将逐渐变 ;
(2)比较图1、2、3中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体 有关;
(3)比较图1、3、4中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体浸没在液体中的 无关;若慢慢松手使物体沉入杯底时,物体受到的浮力为 N。
(4)比较图1、4、5中弹簧测力计的示数,可以计算出浓盐水的密度是 kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(5)小明由图2、5所示实验,他就得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是 (选填“正确”或“错误”)的,你判断的理由是 。
10.如图所示,琪琪利用弹簧测力计、金属块、烧杯等器材探究“浮力大小与哪些因素有关”:
(1)图B中金属块受到的浮力为 N;
(2)比较 两图和图A可得出结论:物体受到的浮力大小与其排开液体的体积有关;
(3)从实验现象可得出结论:物体受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度 ,与液体的密度 (均选填“有关”“无关”) ;
(4)琪琪通过计算得出图E中盐水的密度为 ;
(5)琪琪用这套装置验证阿基米德原理,如图所示,四个步骤的合理顺序是 (用实验步骤对应的字母表示);
(6)实验中测得 N。琪琪发现,造成这种结果的原因不可能是 (填序号);
a.烧杯中的水未装满 b.金属块没有完全浸没 c.金属块碰触到烧杯的底部
(7)琪琪对实验进行了改进:如图甲所示,在弹簧下端挂上小桶和金属块,记下弹簧伸长后指针的位置O。在溢水杯中装满水,把物体全部浸入水中,用小烧杯收集溢出的水,弹簧缩短,如图乙所示.将小烧杯中的水全部倒入小桶中,如果 则验证了阿基米德原理。
11.小雅和小慧在实验室中进行浮力相关实验探究。
(1)小雅在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中进行了如下操作:
①由图可知,物体受到的重力为 N,当物体浸没在水中时,受到的浮力为 N;
②对比A、E、F三图可知:物体所受浮力大小与 有关;
③对比A、B、C、D四图可知:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体所受浮力 (选填“越大”或“越小”);
④如图G所示,小雅将同一物体以三种方式浸入同一杯水中,物体浸入液体的深度不同,但每次浸入都使水面达到相同的标记处,这里用到的科学探究方法是 法,由此得出:浮力大小与物体浸入液体的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(2)小慧想测量图甲所示“哪吒”玩具的密度,进行了如下操作:
①将一圆柱形烧杯漂浮在盛有水的玻璃水槽中,如图乙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
②将“哪吒”轻轻放入水槽中,如图丙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
③将“哪吒”从水槽中取出,平稳放在烧杯中,如图丁所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
④则“哪吒”密度表达式 (用已知的物理量、、和表示);
⑤小慧发现第③步操作“哪吒”会将水槽中少量水带入烧杯中,可能导致测量结果不准确,你认为“哪吒”带入烧杯中的水会导致测得的密度 (选填“偏大”“偏小”或“无变化”)。
12.如图所示的是探究“影响浮力大小的因素”的一些实验操作步骤。
(1)根据图1中实验步骤a、b、c可知浮力的大小与 有关;要想探究浮力大小是否受浸没深度的影响,我们应该选择图1中实验步骤a、 并比较弹簧测力计的示数。
(2)如图2,将物体A放入一定浓度的盐水中,则此时弹簧测力计的示数可能是______。
A.2.8N B.3N C.3.2N
(3)实验时有的同学想知道浮力大小与物体的形状是否有关,则他们需要选择体积 但形状不同的同种材质制成的物体。
(4)同学们根据自己的生活经验发现实心铁块会沉在水底,如果是一个空心的铁块则有可能漂在水面上,他们觉得物体的密度越小可能受到的浮力就越大。于是他们找来多个相同的易拉罐,分别在易拉罐中装入一定量不同材质的物体,并将实验数据记录在表格中。
序号 装入的物体 总重力/N 易拉罐浸入深度与对应弹簧测力计示数
1 水 2.5 3cm 1.6N 5cm 1N 7cm 0.4N
2 沙子 5 3cm 4.1N 5cm 3.5N 7cm 2.9N
3 小铁钉 6.2 3cm 5.3N 5cm 4.7N 7cm 4.1N
分析表中数据可知,物体所受浮力与物体的密度 。
(5)如图3所示的是一种可以在游泳时防溺水的手环,当遇到溺水或突发情况时此手环可迅速将气体充入气囊。此产品的一个重要参数就是气囊膨胀时的体积大小以及抗压能力。同学们对其中一款产品进行了测试,其标注参数:气囊膨胀后体积为15L,总质量为300g。根据数据可知气囊完全膨胀后可以产生的浮力为 N;同学们设计了如图4的实验装置来检测相关参数,在触发气囊弹出后,当气囊处于如图4的位置时,拉力计显示的示数为145N,忽略滑轮与绳及轴的摩擦力。此产品气囊膨胀后的体积存在一定误差,一般为,则该产品在误差允许的范围内 (选填“合格”或“不合格”)。(,g取10N/kg)
参考答案
1.【答案】1×10-4;2.5×103;不变;2300;1.5
【详解】(3)由图乙可知,弹簧测力计的分度值为,弹簧测力计的拉力;
由称重法可知,水晶球受的浮力为
因为水晶球浸没在水中,所以,由可知,水晶球的体积为
(4)由可知,水晶球的质量为
水晶球的密度为
(5)水晶球从弹簧测力计上脱落沉入水中,排开液体的体积不变,液面高度不变,根据液体压强公式可知,水对烧杯压强不变。
由题意可知,水和水晶球的总体积为
水的体积为
根据可知,水的质量为
水的重力为
则总重力为
烧杯对桌面的压强为
水晶球在水中受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及竖直向上的支持力,所以受到的支持力为
2.【答案】(1)4.8
(2)2
(3)见解析;丙、丁
(4)见解析
【详解】(1)图甲中,测力计分度值为0.2N,弹簧测力计的示数F1=4.8N。
(2)由甲丙知,根据称重法,石块完全浸没在水中时所受的浮力为F浮=G-F3=4.8N-2.8N=2N
(3)分析图中乙、丙可知,液体的密度相同,而排开液体的体积不同,且测力计示数不同,说明受到的浮力不同,由两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与排开液体的体积有关;研究物体所受的浮力大小与液体密度的关系,要控制排开液体的体积相同,故分析图中丙、丁两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与液体密度有关。
(4)由图丁和戊,弹簧测力计的示数相同,由称重法可知浮力相同,物体在液体中深度不同,可以得到浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
3.【答案】4;1;a、d、e;大;无;不可靠,没有控制排开液体的体积相同
【详解】(1)把饮料罐按入水中,料料罐浸入水中越深,排开液体的体积越大,同时会感到越吃力,说明浮力越大,这个事实可以支持以上猜想4:浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(2)①在序号a的实验中,物体的重力GA= 4N,弹簧测力计的示数为3N,则物体受到的浮力为F浮水=GA-F=4N-3N=1N
②要探究浮力大小与液体密度的关系,需要控制排开液体的体积、形状、物体重力相同(同一物体),改变液体的密度,故比较图中a、d、e三次实验。
③a图中物体浸没在水中,受到的浮力为F浮水=G-F=4N-3N=1N
d图中物体浸没在酒精中,受到的浮力为F浮酒=G- F'=4N-3.2N=0.8N
e图中物体浸没在盐水中,受到的浮力为F浮盐=G-F" =4N-2.8N=1.2N
所以同一物体在盐水中浮力最大,在酒精中受到的浮力最小,又因为盐水的密度最大,酒精的密度最小,所以可以得出结论:其他条件相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
④a、b、c三次实验中,物体的体积和浸没的液体都相同,不同的是物体的重力,由图可知测力计的示数分别为:3N、3.5N、4N,而三个圆柱形物体A、B、C的重分别为4N、4.5N和5N, 根据称重法F浮=G-F,则所受浮力分别为1N、1N、1N, 可见浮力相等,于是可得出结论:浮力的大小与物体的重力无关。
(3)根据控制变量法知,要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小明的结论不可靠,主要原因为没有控制排开液体的体积相同。
4.【答案】(1)液体密度;2.4
(2)
(3)物体在液体中所受浮力大小与排开液体的体积有关
【详解】(1)D与E两图中,物体排开液体的体积相同,但液体种类不同(水和盐水),根据控制变量法可知,这是在研究浮力与液体密度的关系。
由A图可知物体重力G=8N,E图中弹簧测力计示数F=5.6N,则物体在盐水中所受浮力F浮=G-F=8N-5.6N=2.4N
(2)由AD两图可知物体在水中所受浮力F浮水=8N-6N=2N
根据阿基米德原理,可得物体体积
盐水密度
(3)ABCD四个步骤中,物体浸入水中的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小,说明浮力逐渐增大,可得结论:物体在液体中所受浮力大小与排开液体的体积有关。
5.【答案】(1)2;0.2
(2)物体浸入体积();
(3)详解密度不同的液体;控制变量法
(4);0.052
【详解】(1)甲图中弹簧测力计的分度值是0.2N,读数为2N,根据称重法可得,物体所受浮力为
(2)根据表一中的数据,物体进入液体中的体积不同弹簧测力计的示数不同,根据称重法可得,物体受到的浮力不同,说明浮力的大小与物体浸入体积有关。
由表二结合称重法可得,每组实验中浮力分别为0.3N、0.6N和0.9N,浮力值太小。
(3)探究浮力的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,液体的密度不同,即将圆柱形物体浸没在不同液体中,该过程中运用了控制变量法。
(4)据丙图可知,量筒的分度值是0.4mL,可得瓶子的体积为
玻璃密度为
该玻璃瓶如图乙那样开口朝下悬浮在水中时,受到的浮力为
玻璃瓶受到的浮力与总重力相等,即
可得瓶内水的重力为
6.【答案】(1)拉环
(2)变大;2.5;浸没的深度
(3)2×103;偏小
(4)等于
(5)2
【详解】(1)使用弹簧测力计时,手应拿住弹簧测力计的拉环,这样便于测量物体对弹簧测力计的拉力。
(2)由图甲到乙的过程中,合金块浸入水中,合金块受到水向上的浮力,根据力的作用的相互性,水会受到合金块向下的压力,所以电子秤的示数变大。
已知图甲中弹簧测力计的示数F甲 =5N,图丙中弹簧测力计的示数F丙 =2.5N,根据称重法测浮力可得合金块在水中受到的浮力F浮 =F甲 F丙 =5N 2.5N=2.5N
根据图甲、乙、丙可知,合金块浸没在水中的深度不同,但浮力大小不变,所以可得出合金块在水中受到的浮力大小与浸没的深度无关。
(3)由图甲可知,合金块的重力G=F甲 =5N。根据阿基米德原理F浮 =ρ水 gV排 ,因为合金块浸没在水中,所以V排 =V物 ,则
则合金块的密度
若交换图甲、乙顺序,合金块上沾有水的重力为ΔG,导致图甲中弹簧测力计的示数偏大,根据称重法测浮力F浮 =G F拉 ,会使测得的浮力偏大,再根据 ,会使测得的V排 偏大,所测得的物体的体积偏大,根据,因G>G-F,且ΔG>0,则会使测出的合金块密度偏小。
(4)图丁和图甲相比,因合金块接触容器底,导致弹簧测力计示数的变化量为ΔF,则ΔF等于水和杯子给金属块向上的作用力,即为浮力与支持力之和。而电子秤示数的变化量为Δm,则电子秤受到压力的增加量为Δmg,且Δmg等于金属块对水和杯子的总压力,因为相互作用力的大小相等,所以ΔF=Δmg。
(5)水和某种液体的体积均为750cm3,水的重力
图丙和戊中的电子秤示数恰好相同,即两种情况下对电子秤的压力相等,则有G容+G水+G物-F拉丙=G容+G液+G物-F拉戊。代入数据解得G液=6N。则液体的密度
合金块在液体中受到的浮力
图戊中合金块受到重力G、浮力F浮液 和容器底对它的支持力F支 ,根据力的平衡条件G=F浮液 +F支 ,可得F支 =G F浮液 =5N 2N=3N
根据力的作用的相互性,合金块对容器底的压力F压 =F支 =2N
7.【答案】(1)0.8
(2)A、D、E
(3)例如从浅水区走向深水区会感觉身体越来越轻
(4)变大,若先将物体放入水中测拉力,再测量物体的重力,由于物体沾有水,所以测得的重力偏大,由称重法F浮=G﹣F拉,浮力会变大
【详解】(1)由图A可知物体重力G=4.8N,由图E可知物体浸没在盐水中时测力计示数为F拉=4N,由称重法可得物块浸没在浓盐水中所受的浮力F浮=G-F拉=4.8N-4N=0.8N
(2)比较A、D和E三次实验,物体排开液体体积相同,但液体密度不同,所受浮力不同,说明浮力大小与液体密度有关。
(3)人从浅水区走向深水区会感觉身体越来越轻。
(4)实验时,若先将物体放入水中测拉力,再测量物体的重力,由于物体沾有水,所以测得物体的重力偏大,由称重法F浮=G-F拉可知所测的浮力会变大。
8.【答案】(1)4
(2)1;a;d;大;无关
(3)没有控制排开液体的体积相同
【详解】(1)用手把空的饮料罐按入水中,手就会感受到竖直向上的浮力,越往下按,浮力越大,手会感到越吃力;空饮料罐向下按入的过程中,水面会升高,空饮料罐排开水的体积比较大;由此得出猜想:浮力的大小与物体排开液体的体积有关,即这个事实可以支持猜想4。
(2)①物体的重力为G,a中弹簧测力计的示数为3N,则由称重法可知,物体受到的浮力为
②要探究浮力大小与液体密度的关系,需要控制同一物体、排开液体的体积相同,改变液体的密度,图中a、d、e三图符合要求。
③a图物体浸没在水中,受到的浮力为F浮水=G-F=4N-3N=1N
d图物体浸没在酒精中,受到的浮力为
e图中物体浸没在盐水中,受到的浮力为
所以同一物体在盐水浮力最大、酒精中受到的浮力最小,又因为盐水的密度最大,酒精的密度最小,所以可以得出:液体的密度越大,物体所变的浮力越大。
④序号为a、b、c的三次实验中,物体的体积和浸没的液体都相同,不同因素是物体的重力; 由图可知测力计的示数分别为:3N、3.5N、4N,而三个圆柱形物体A、B、C的重分别为4N、4.5N和5N,根据称重法F浮=G-F,则所受浮力分别为1N、1N、1N,可见浮力相等,于是可得结论是:浮力的大小与物体的重力无关。
(3)根据控制变量法知:要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小珍认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制变量唯一(没有控制排开液体的体积相同)。
9.【答案】(1)大
(2)排开液体的体积
(3)浸没的深度;1
(4)1.1×103
(5)错误;没有控制排开液体的体积相同
【详解】(1)当物体逐渐浸入水中时,物体底面所处的深度变大,由知道,水对物体底面的压强变大。
(2)比较图1、2、3知道,液体的密度相同,排开水的体积不相同,且排开水的体积越大,弹簧测力计的示数越小,浮力越大,故可以得出在液体密度相同时,物体所受浮力的大小与排开液体的体积有关。
(3)比较图1、3、4知道,液体的密度和排开液体的体积都相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,浮力相同,说明物体浸没在液体中时,所受浮力的大小与深度无关。
由图1、3、4知道,物体浸没在水中所受的浮力
(4)根据题意知道,物体在水中和浓盐水中都处于浸没状态,所以
由图1、4知道,物体浸没在水中受到的浮力
由知道,物体的体积
由图1、5可知,物体浸没在盐水中受到的浮力
由知道,盐水的密度
(5)要探究物体受到的浮力大小与液体的密度有关,需要控制排开液体的体积相同,液体的密度不同,而2、5液体的密度和排开液体的体积都不同,不能探究物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
10.【答案】(1)1
(2)BC
(3)无关;有关
(4)
(5)②①③④
(6)1.8;B
(7)弹簧指针又恢复到位置O
【详解】(1)根据称重法可知,图B中金属块受到的浮力为
(2)要探究物体受到的浮力大小与其排开液体的体积有关,需要控制排开液体的体积改变,其他的量不变,因此比较BC两图和图A可得出结论:物体受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。
(3)通过图ACD,浸没的深度变大,但是弹簧测力计的示数不变,由称重法可知,物体受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
通过图ADE,浸入液体的体积相同,密度不同,弹簧测力计的示数不同,由称重法可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(4)由图可知,浸没在水中的浮力为
浸没在盐水中的浮力为
浸没时物体排开液体的体积等于物体的体积,由阿基米德原理可知,
所以盐水的密度为
(5)为了减小误差并使操作最简便,可以先测量小桶的重力,再测量物体的重力,故顺序为②①③④。
(6)实验中测得
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口,会使测得的减小,出现,故A不符合题意;
B.由阿基米德原理可知,物体排开液体的重力等于自身受到的浮力,与物体是否浸没无关,金属块没有完全浸没,不会影响结果,故B符合题意;
C.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部,不影响的大小,但会使F3的值减小,的值增大,出现,故C不符合题意。
(7)乙图的弹簧比甲图的弹簧缩短了,物体浸入水中会受到向上的一个托力,这个托力就是浮力,说明金属块受到浮力的作用。丙图中是把物体排开的水倒入到弹簧测力计下面挂的小烧杯中,弹簧指针又恢复到位置O,说明物体排开水的重力等于物体在水中所受的浮力,即,则验证了阿基米德原理。
11.【答案】(1)5.4;2;液体密度;越大;控制变量;无关
(2);无变化
【详解】(1)由图A可知,弹簧测力计分度值为0.1N,示数为5.4N,则物体的重力为5.4N。
由图D可知,物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数是3.4N,根据称重法可知,物体在水中受到的浮力F浮=G-F拉=5.4N-3.4N=2N
对比A、E、F三图可知,液体种类不同,即液体密度不同,物体浸没后弹簧测力计的示数不同,根据称重法可知,物体受到的浮力大小不同,根据A、E、F三图可知物体所受浮力大小与液体密度有关。
对比A、B、C、D四图可知,排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,根据称重法可知,物体受到的浮力越大,可得出在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体所受浮力越大。
由题意可知,控制其他条件不变,改变物体浸入液体的深度,弹簧测力计的示数不变,根据称重法可知,物体受到的浮力大小不变,得出浮力大小与物体浸入液体的深度无关,此处用到的实验方法是控制变量法。
(2)设玻璃水槽的底面积为S,由乙、丙两图可知,“哪吒”玩具的体积V哪=S(h2-h1)
由乙、丁两图可知,“哪吒”玩具的重力G哪=F浮'=ρ水gV排=ρ水gS(h3-h1)
则“哪吒”玩具的质量
“哪吒”玩具的密度
设“哪吒”玩具带出水的重力ΔG,放入烧杯中处于漂浮状态,由漂浮条件可知,增加的浮力等于ΔG,即增加的排开水的重力等于ΔG,所以水面的高度保持不变,由可知,沾水对工艺品的密度无影响。
12.【答案】(1)排开液体的体积;c、d
(2)A
(3)相同
(4)无关
(5)150;合格
【详解】(1)实验步骤a、b、c图可以看出物体浸入液体的体积,即排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,根据称重法测浮力,物体所受的浮力越大,可知浮力的大小与排开液体的体积有关。
要想探究浮力大小是否受浸没深度的影响,根据控制变量法的要求,只改变深度,其他均不改变,我们应该选择图1中实验步骤a、c、d并比较弹簧测力计的示数。
(2)浮力大小受液体密度影响,在排开液体体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。盐水密度大于水的密度,故如图2,将物体A所受的浮力大于在水上中完全浸没时的浮力,根据称重法测浮力,故弹簧测力计的示数会小于水中时的3N。
(3)想知道浮力大小与物体的形状是否有关,根据控制变量法的要求,只改变形状,其他均不改变,体积要相同。
(4)分析表格数据可以得到当易拉罐浸入深度相同时,装入的物体不同的易拉罐总重力与易拉罐浸入深度与对应弹簧测力计示数的差值相同,即浮力相同,故物体所受浮力与物体的密度无关。
(5) 气囊膨胀后体积为,根据阿基米德原理,气囊完全膨胀后可以产生的浮力为
对气囊进行受力分析,气囊受到竖直向上的浮力,竖直向下的重力以及绳子向下的拉力,气囊的重力为,故,因此气囊膨胀后的体积,与标准15L差值小于0.3L,故该产品在误差允许的范围内合格。
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