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實驗10 探究浮力大小與哪些因素有關 學案(原卷版+解析版)【起飛指南】2024年中考物理復習新課標必考實驗一遍過

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實驗10 探究浮力大小與哪些因素有關 學案(原卷版+解析版)【起飛指南】2024年中考物理復習新課標必考實驗一遍過

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實驗10 探究浮力大小與哪些因素有關
知識點一、浮力
一、浮力
1.浮力的定義:浸在液體(或氣體)中的物體受到豎直向上的力,這個力叫做浮力。
“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸沒)”兩種情況,也就是說浸沒在液體內部和浮在液體表面的物體都受到浮力的作用。
2.浮力的方向:豎直向上。
無論物體的形狀如何、是否運動,也無論液體(靜止的液體)如何放置,浸在液體中的物體受到的浮力的方向總是豎直向上的。
3.浮力的施力物體與施力物體
(1)浮力的施力物體:液體(或氣體)。
(2)浮力的受力物體:浸在液體(或氣體)中的物體。
知識點二、探究浮力大小的影響因素
【提出問題】浮力的大小跟哪些因素有關?
【猜想與假設】(1)游泳池里越往深水區走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能與物體浸在液體中的體積或浸沒深度有關;
(2)雞蛋在純水中會下沉,但在濃鹽水中卻能漂浮,由此猜想:浮力大小可能與液體的密度有關;
(3)木頭在水中漂浮,但鐵塊在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能與浸沒在液體中的物體密度有關。
【進行實驗】
實驗目的 變量控制 圖示 現象及分析 探究結論
探究浮力的大小與物體浸沒深度的關系 同一物體浸在同一液體中,物體浸沒的深度不同 乙、丙兩種情況下彈簧測力計的示數相同,即浮力相同 浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關
探究浮力的大小與物體浸入液體的體積的關系 液體的密度相同,同一物體浸入液體的體積不同 乙、丙兩種情況下彈簧測力計示數不同,即浮力不同,F1>F2 物體受到的浮力與物體浸入液體的體積有關
探究浮力的大小與液體密度的關系 同一物體浸在液體中的體積相同,液體密度不同 乙、丙兩種情況下彈簧測力計的示數不同,即浮力不同,F2>F1 物體受到的浮力于液體的密度有關
探究浮力的大小與物體密度的關系 兩個體積相同、質量不同的物體,浸入在同一液體中 甲、乙兩種情況下彈簧測力計的示數差相同,即浮力相同 物體所受的浮力與物體的密度無關
【總結歸納】浮力的大小只跟液體的密度和物體浸入液體的體積有關(與物體的形狀、材料、浸沒的深度、液體的多少無關)。在液體密度相同時,浸入液體的體積越大,物體受到的浮力越大;在浸入液體的體積相同時,液體的密度越大,物體受到的浮力越大。
★實驗中應注意的問題
(1)在探究過程中,應注意沿豎直方向拉彈簧測力計,并且物體不能與容器底部或側壁相接觸;
(2)應等彈簧測力計示數穩定后再讀數;
(3)實驗時燒杯內的液體體積要適中,應以能浸沒物體又不溢出為準;
(4)探究過程中,把物體浸入液體時要緩慢,以免濺出液體。
(2023 德陽)小張在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中,做了以下的部分操作。用同一彈簧測力計掛著同一金屬物塊依次完成如圖所示的三次測量:
(1)乙圖所示的實驗中,物塊受到的浮力大小為 N。
(2)分析乙圖、丙圖,說明浮力的大小與 有關。
(3)本實驗數據可計算出鹽水的密度為 kg/m3。(已知水的密度為1.0×103kg/m3)
(2023 哈爾濱)在探究“浮力大小與什么因素有關”實驗中:
(1)東寶測量物體A在水中所受浮力的方法如圖,由圖可知,物體受到的重力為 N,物體受到的浮力為 N,浮力的方向是 。
(2)偉鵬同學在實驗中獲得如表的數據,分析表中的數據能否得到浮力大小與物體排開液體體積的定量關系?若能,請寫出主要分析過程(可省略計算步驟)及結論;若不能,請說明理由。
實驗次數 浮力F浮/N 液體密度ρ液/(g/cm3) 排開液體體積V排/cm3
1 0.4 0.8 50
2 0.9 0.9 100
3 0.5 1.0 50
4 2.2 1.1 200
(2023 樂山)如圖是某實驗小組的同學探究“浮力大小與哪些因素有關”的實驗步驟。
(1)從圖中可知物塊的重力為 N。
(2)比較D和E,可以得出:浮力大小與 有關。
(3)比較 和 ,可以得出:當物塊完全浸沒后,浮力大小與所處深度無關。
(4)本實驗采用的物理方法是 (選填“控制變量法”或“轉換法”)。
(5)該小組的同學根據阿基米德原理計算出上述實驗中所用物塊的密度:
①物塊完全浸沒于水中所受浮力為 N;
②物塊密度為 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(2023 蘭州)小剛游泳時發現,人從淺水區走向深水區的過程中所受浮力逐漸變大。于是他猜想浮力的大小可能與物體浸在液體中的深度有關。為了驗證自己的猜想是否正確,他設計并完成了如圖甲所示的實驗,并將詳細的實驗數據記錄在表格中。
物塊下表面所處深度h/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
彈簧測力計示數F/N 4.6 4.2 3.8 3.4 3.0 2.6 2.2 2.2 2.2 2.2
物塊所受浮力F浮/N 0 0.4 0.8 1.6 2.0 2.4 2.4 2.4 2.4
(1)表格中所缺數據為 ,請在圖乙中畫出浮力大小F浮與物塊下表面所處深度h之間的關系圖像。
(2)分析上述實驗,請解釋人從淺水區走向深水區時浮力為什么會變大? 。
(3)由圖B和表中數據可知,物塊下表面受到水的壓強為 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(4)為了繼續探究浮力的大小是否與液體密度有關,他應該采取的操作是: 。
(2023 廣東)在“探究浮力大小與哪些因素有關”的實驗中:
(1)觀察彈簧測力計的零刻度線、 和分度值。調零時,彈簧測力計應在 (選填“豎直”或“水平”)方向上調零。
(2)如圖甲所示,在彈簧測力計下懸掛一個高為6cm的長方體物塊(可塑),測出重力。將它緩慢浸入水中,記錄懸停在A、B、C、D、E這五個位置彈簧測力計的示數和深度h。請根據實驗數據,在圖乙中畫出物塊所受浮力F浮隨h變化的圖象。
(3)分析圖象可知:浸沒前,h增加,F浮 ;浸沒后,h增加,F浮 。(均選填“變大”、“變小”或“不變”)
(4)若把此物塊捏成高為6cm的圓錐體,重復上述實驗。兩次實驗所得的F浮隨h變化的圖象 (選填“相同”或“不同”)。
(5)若繼續探究浮力的大小與液體密度的關系,還需添加一種材料: 。
(2023 重慶二模)小開要探究“影響浮力大小的因素”,圖1是他的實驗過程。
(1)圖1B中,物體受到的浮力為 N:由圖1A、B、C三圖可知,浮力大小與 有關;由圖1A、 三圖可知,浮力大小與浸沒深度無關;
(2)由圖1A、D、E三圖可知,浮力大小與 有關;還可以算出鹽水的密度為 g/cm3;
(3)小開受上面實驗的啟發,制作了一個測質量的裝置,如圖2甲。刻度標在底面積為100cm2透明薄壁柱形容器外壁,先加水至“0g”刻線處,再將被測物體放入水中漂浮時,水位處對應的刻度值即為被測物體的質量。則“0g”刻線上方1cm處對應的刻度值為 g;
(4)利用該裝置還可測量物體密度:將物體A放入水中,如圖2乙所示,靜止時示數為m1;然后將物體B放在A上方,如圖2丙所示,靜止時示數為m2;最后將物體B放入水中,如圖2丁所示,靜止時示數為m3,則物體B的密度ρB= (用m1、m2、m3、ρ水表示);
(5)小南發現該裝置測量質量誤差較大,為提高準確度,請你提出一條可行的改進方案: 。
(2023 寬甸縣模擬)小麗用裝有沙子的柱形帶蓋塑料瓶“探究浮力的大小跟哪些因素有關”。
(1)小麗列舉了以下三個常識,做出了三個猜想,其中符合常識2的是猜想 (填序號)。
常識 猜想
常識1:空玻璃瓶會漂浮在水面上,裝滿水的玻璃瓶會沉入水底。 常識2:輪船從江里駛入海里,船身會上浮一些。 常識3:人在水中越往深處走,覺得身體越來越輕。 猜想1:浮力大小與液體的密度有關。 猜想2:浮力大小與物體排開液體的體積或深度有關。 猜想3:浮力大小與物體的質量有關。
(2)為了驗證上述猜想是否正確,依次做了以下實驗,如圖所示。
①裝有沙子的塑料瓶掛在彈簧測力計下,靜止時彈簧測力計的示數如圖A,則裝沙子的塑料瓶重 N。
②通過A、B實驗兩圖的實驗數據,可知在B圖狀態下,物體所受浮力大小是 N。
③通過A、B、C實驗步驟, (選填“能”或“不能”)得出浮力大小與物體浸入液體的深度是否有關,原因是 。
④通過A、B、C實驗步驟,可以得出浮力的大小跟浸入液體體積有關的前提是確定了浮力大小與 無關。
⑤通過A、C、E實驗步驟,可探究物體所受浮力大小與 的關系。
(2023 市北區校級模擬)探究“浮力大小與哪些因素有關”的實驗時,如圖1所示,依次將體積為100cm3的物體緩緩浸入某液體中(液體未溢出);根據實驗數據繪制了測力計的示數F與物體的下表面浸入液體中的深度h的關系圖象,如圖2所示。(g=10N/kg)
(1)分析圖2發現,物體浸沒在液體中后,測力計示數不再變化,說明浸沒在液體中的物體所受的浮力大小與 (選填“物體體積”或“排開液體體積”)有關。
(2)物體密度為 g/cm3,若把該物體直接放入此液體中,靜止時物體受到容器底的支持力F支為 N。
(3)當h=4cm時,物體受到浮力為 N,下表面所受壓強為 Pa;整個過程,物體下表面所受液體壓強p與其浸入液體中深度h的關系圖象應該是圖3中的 。
(2023 中山市模擬)圖A、B、C、D、E是探究某圓錐形物體“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗步驟。
(1)由 兩個步驟中可知物體浸沒酒精中時受到的浮力是 N;
(2)由步驟A、B、C、D可得出結論:物體受到的浮力大小與 有關;
(3)由步驟A、D、E可得出結論:物體受到的浮力大小與液體的 有關;
(4)圓錐體的密度為 g/cm3;(ρ水=1.0×103kg/m3)
(5)用彈簧秤拉著圓錐形物體從水面緩慢浸入水中,根據實驗數據描繪的彈簧秤示數F隨圓錐形物體浸入深度h變化的關系圖像,最符合實際的是 。
(2023 鼓樓區校級二模)探究影響浮力大小的因素:
實驗器材:彈簧測力計(量程0~2.5N,分度值0.05N)、水槽、圓柱體組(銅柱、鐵柱、鋁柱)、相同規格的圓柱體大物塊、細線、水、鹽水等;
實驗裝置:
實驗步驟:
(1)按如圖所示實驗裝置圖組裝好實驗器材,讀出彈簧測力計示數即為物體重力G,記錄在表格中;
(2)擰開礦泉水瓶瓶蓋,當水和鹽水浸沒金屬塊和大物塊后再擰緊瓶蓋;
(3)讀出此時彈簧測力計示數F,將其記錄在表格中;
(4)計算出物體所受浮力F浮大小并填入表格中;
序號 A B C D E
物體重力G/N 0.80 0.65 1.70 2.15 2.15
物體浸沒液體中測力計示數F/N 0.70 0.55 1.50 1.40 1.25
物體受到浮力F浮/N 0.10 0.10 0.20 0.75 0.90
分析論證:
(1)由A、B兩組實驗對比可以得出結論,浮力大小與物體密度 ;
(2)由 兩組實驗對比可以得出結論,浮力大小與物體浸入液體體積有關;
(3)由D、E兩組實驗對比可以得出結論,浮力大小與 有關;
評估交流:
(1)往水槽內放水前,礦泉水瓶瓶蓋未打開,此時礦泉水瓶內氣壓 (選填“大于”、“小于”或“等于”)瓶外大氣壓;
(2)將彈簧測力計固定在木架上,通過礦泉水瓶往水槽注水的方式使物體浸入液體中,這樣操作的好處是 ;
(3)由實驗數據可知,實驗所用的鹽水的密度為 kg/m3;
(4)在進行D、E兩組實驗時沒有選用B組實驗所用的鐵塊,而是選用兩個體積更大的圓柱體大物塊,其原因可能是鐵塊在水和鹽水中的浮力差距小于彈簧測力計分度值,通過增大 增大浮力之差從而得出正確結論。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 (共 2 頁)
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實驗10 探究浮力大小與哪些因素有關
知識點一、浮力
一、浮力
1.浮力的定義:浸在液體(或氣體)中的物體受到豎直向上的力,這個力叫做浮力。
“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸沒)”兩種情況,也就是說浸沒在液體內部和浮在液體表面的物體都受到浮力的作用。
2.浮力的方向:豎直向上。
無論物體的形狀如何、是否運動,也無論液體(靜止的液體)如何放置,浸在液體中的物體受到的浮力的方向總是豎直向上的。
3.浮力的施力物體與施力物體
(1)浮力的施力物體:液體(或氣體)。
(2)浮力的受力物體:浸在液體(或氣體)中的物體。
知識點二、探究浮力大小的影響因素
【提出問題】浮力的大小跟哪些因素有關?
【猜想與假設】(1)游泳池里越往深水區走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能與物體浸在液體中的體積或浸沒深度有關;
(2)雞蛋在純水中會下沉,但在濃鹽水中卻能漂浮,由此猜想:浮力大小可能與液體的密度有關;
(3)木頭在水中漂浮,但鐵塊在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能與浸沒在液體中的物體密度有關。
【進行實驗】
實驗目的 變量控制 圖示 現象及分析 探究結論
探究浮力的大小與物體浸沒深度的關系 同一物體浸在同一液體中,物體浸沒的深度不同 乙、丙兩種情況下彈簧測力計的示數相同,即浮力相同 浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關
探究浮力的大小與物體浸入液體的體積的關系 液體的密度相同,同一物體浸入液體的體積不同 乙、丙兩種情況下彈簧測力計示數不同,即浮力不同,F1>F2 物體受到的浮力與物體浸入液體的體積有關
探究浮力的大小與液體密度的關系 同一物體浸在液體中的體積相同,液體密度不同 乙、丙兩種情況下彈簧測力計的示數不同,即浮力不同,F2>F1 物體受到的浮力于液體的密度有關
探究浮力的大小與物體密度的關系 兩個體積相同、質量不同的物體,浸入在同一液體中 甲、乙兩種情況下彈簧測力計的示數差相同,即浮力相同 物體所受的浮力與物體的密度無關
【總結歸納】浮力的大小只跟液體的密度和物體浸入液體的體積有關(與物體的形狀、材料、浸沒的深度、液體的多少無關)。在液體密度相同時,浸入液體的體積越大,物體受到的浮力越大;在浸入液體的體積相同時,液體的密度越大,物體受到的浮力越大。
★實驗中應注意的問題
(1)在探究過程中,應注意沿豎直方向拉彈簧測力計,并且物體不能與容器底部或側壁相接觸;
(2)應等彈簧測力計示數穩定后再讀數;
(3)實驗時燒杯內的液體體積要適中,應以能浸沒物體又不溢出為準;
(4)探究過程中,把物體浸入液體時要緩慢,以免濺出液體。
(2023 德陽)小張在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中,做了以下的部分操作。用同一彈簧測力計掛著同一金屬物塊依次完成如圖所示的三次測量:
(1)乙圖所示的實驗中,物塊受到的浮力大小為 N。
(2)分析乙圖、丙圖,說明浮力的大小與 有關。
(3)本實驗數據可計算出鹽水的密度為 kg/m3。(已知水的密度為1.0×103kg/m3)
【解答】解:
(1)根據稱重法可知乙圖所示的實驗中,物塊受到的浮力大小為F浮=G﹣F′=6N﹣2N=4N;
(2)根據稱重法分析乙圖、丙圖可知,物體浸沒在鹽水中受到的浮力比較大,則在排開液體體積相同時,液體密度越大,物體受到的浮力越大,說明所受浮力的大小與液體密度有關;
(3)由甲、丙兩幅圖結合稱重法可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力:F浮鹽水=G﹣F示鹽水=6N﹣1.6N=4.4N;
由F浮=ρ液gV排可知物體的體積:V=V排水4×10﹣4m3;
物體浸沒在鹽水中,排開鹽水的體積等于物體的體積,即V排鹽水=V=4×10﹣4m3;
由F浮=ρ液gV排可知鹽水的密度:ρ鹽水1.1×103kg/m3。
故答案為:(1)4;(2)液體密度;(3)1.1×103。
(2023 哈爾濱)在探究“浮力大小與什么因素有關”實驗中:
(1)東寶測量物體A在水中所受浮力的方法如圖,由圖可知,物體受到的重力為 N,物體受到的浮力為 N,浮力的方向是 。
(2)偉鵬同學在實驗中獲得如表的數據,分析表中的數據能否得到浮力大小與物體排開液體體積的定量關系?若能,請寫出主要分析過程(可省略計算步驟)及結論;若不能,請說明理由。
實驗次數 浮力F浮/N 液體密度ρ液/(g/cm3) 排開液體體積V排/cm3
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
【解答】解:(1)由圖示知,物體的重力G=3N,將A放入液體中后測力計示數F=2N,所以F浮=G﹣F=3N﹣2N=1N;浮力的方向是豎直向上的;
(2)①由1、3、5三次實驗數據可知,三次實驗過程中排開液體體積V排相同,
即:V排1=V排3=V排5=50cm3,
由5×10﹣4m3 N/kg,可得結論:物體排開液體的體積相同時,物體所受到的浮力大小與液體的密度成正比;
②由①得到的結論可得,若第 2次實驗液體的密度為1.0g/cm3,則第2次實驗時受到的浮力:F′浮2=1.0N;
若第4次實驗液體的密度為1.0g/cm3,則第4次實驗時受到的浮力:F'浮4=2.0N;
③由第3次實驗數據及②中的兩組數據可知,
當ρ液3=ρ′液2=ρ′液4=1.0g/cm3時,由1.0×104N/m3,可得結論:液體密度相同時,物體所受到的浮力大小與物體排開液體的體積成正比。
故答案為:(1)3;1;豎直向上;(2)能;分析過程及結論見解答。
(2023 樂山)如圖是某實驗小組的同學探究“浮力大小與哪些因素有關”的實驗步驟。
(1)從圖中可知物塊的重力為 N。
(2)比較D和E,可以得出:浮力大小與 有關。
(3)比較 和 ,可以得出:當物塊完全浸沒后,浮力大小與所處深度無關。
(4)本實驗采用的物理方法是 (選填“控制變量法”或“轉換法”)。
(5)該小組的同學根據阿基米德原理計算出上述實驗中所用物塊的密度:
①物塊完全浸沒于水中所受浮力為 N;
②物塊密度為 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【解答】解:(1)由圖A可知,彈簧測力計的示數為4.8N,該物塊的重力G物=4.8N;
(2)比較D和E可知,浸沒的深度相同,排開液體的體積相同,只有液體的密度不同,故可以得出:浮力大小與液體的密度有關;
(3)要想得出:當物塊完全浸沒后,浮力大小與所處深度無關,應控制排開液體的體積和密度不變,只改變深度,故應比較C和D兩圖;
(4)本實驗中要探究浮力的大小與多個因素的關系,采用的物理方法是控制變量法;
(5)①由A、C兩圖可知,物塊完全浸沒于水中所受浮力為F浮=4.8N﹣4.2N=0.6N;
②由浮力公式F浮=ρ液V排g得,物塊的體積:V=V排0.6×10﹣4m3,
物塊的質量:m0.48kg,
物塊密度為:ρ物8×103kg/m3。
故答案為:(1)4.8;(2)液體的密度;(3)C、D;(4)控制變量法;(5)0.6;8×103。
(2023 蘭州)小剛游泳時發現,人從淺水區走向深水區的過程中所受浮力逐漸變大。于是他猜想浮力的大小可能與物體浸在液體中的深度有關。為了驗證自己的猜想是否正確,他設計并完成了如圖甲所示的實驗,并將詳細的實驗數據記錄在表格中。
物塊下表面所處深度h/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
彈簧測力計示數F/N 4.6 4.2 3.8 3.4 3.0 2.6 2.2 2.2 2.2 2.2
物塊所受浮力F浮/N 0 0.4 0.8 1.6 2.0 2.4 2.4 2.4 2.4
(1)表格中所缺數據為 ,請在圖乙中畫出浮力大小F浮與物塊下表面所處深度h之間的關系圖像。
(2)分析上述實驗,請解釋人從淺水區走向深水區時浮力為什么會變大? 。
(3)由圖B和表中數據可知,物塊下表面受到水的壓強為 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(4)為了繼續探究浮力的大小是否與液體密度有關,他應該采取的操作是: 。
【解答】解:(1)根據稱重法可知,物體受到的浮力等于物體的重力減去浸在液體中彈簧測力計的示數,由圖A知,G=4.6N,由圖B知,浸入水中時F=3.4N,則浸入在水中受到的浮力:F浮=G﹣F=4.6N﹣3.4N=1.2N;
由表格數據,描點作圖連線如下:
(2)分析表中的實驗數據知,物體浸入水中的體積越大,測力計示數越小,由稱重法測浮力:F浮=G﹣F,物體受到的浮力越來越大,從淺水區走向深水區時浮會變大是因為物體浸入水中的體積變大;
(3)由表格數據可知,B圖中彈簧測力計示數為3.4N,對應的物體下表面的所處深度h=3cm=0.03m,
下表面受到水的壓強:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa;
(4)探究浮力的大小是否與液體密度的關系要保證物體排開液體體積一定,改變液體的密度,將物體完全浸沒在裝有鹽水的溢水杯中,觀察彈簧測力計的示數,與D圖比較得出結論。
故答案為:(1)1.2;如上圖所示;(2)物體浸入水中的體積變大;(3)300;(4)將物體完全浸沒在裝有鹽水的溢水杯中,觀察彈簧測力計的示數,與D圖比較。
(2023 廣東)在“探究浮力大小與哪些因素有關”的實驗中:
(1)觀察彈簧測力計的零刻度線、 和分度值。調零時,彈簧測力計應在 (選填“豎直”或“水平”)方向上調零。
(2)如圖甲所示,在彈簧測力計下懸掛一個高為6cm的長方體物塊(可塑),測出重力。將它緩慢浸入水中,記錄懸停在A、B、C、D、E這五個位置彈簧測力計的示數和深度h。請根據實驗數據,在圖乙中畫出物塊所受浮力F浮隨h變化的圖象。
(3)分析圖象可知:浸沒前,h增加,F浮 ;浸沒后,h增加,F浮 。(均選填“變大”、“變小”或“不變”)
(4)若把此物塊捏成高為6cm的圓錐體,重復上述實驗。兩次實驗所得的F浮隨h變化的圖象 (選填“相同”或“不同”)。
(5)若繼續探究浮力的大小與液體密度的關系,還需添加一種材料: 。
【解答】解:(1)彈簧測力計使用前要觀察零刻度線、量程和分度值。調零時,彈簧測力計所測力的方向上調零,測重力和拉力要豎直方向,則調零也豎直方向。
(2)根據F浮=G﹣F;0cm、2cm、4cm、6cm、8cm、10cm時,受到的浮力分別為0、0.2N、0.4N、0.6N、0.6N、0.6N;由此在圖像上描點畫出圖像,如圖:
(3)根據圖像知,浸沒前,h增加,F浮變大;浸沒后,h增加,F浮不變;
(4)若把此物塊捏成高為6cm的圓錐體,相同深度時,排開液體的體積不同,受到的浮力不同;重復上述實驗。兩次實驗所得的F浮隨h變化的圖象是不同的;
(5)根據控制變量法,若繼續探究浮力的大小與液體密度的關系,需保持排開液體的體積不變,改變液體的密度,因而需要不同密度的液體。
故答案為:(1)量程;豎直;(2)如圖見解答;(3)變大;不變;(4)不同;(5)不同密度的液體。
(2023 重慶二模)小開要探究“影響浮力大小的因素”,圖1是他的實驗過程。
(1)圖1B中,物體受到的浮力為 N:由圖1A、B、C三圖可知,浮力大小與 有關;由圖1A、 三圖可知,浮力大小與浸沒深度無關;
(2)由圖1A、D、E三圖可知,浮力大小與 有關;還可以算出鹽水的密度為 g/cm3;
(3)小開受上面實驗的啟發,制作了一個測質量的裝置,如圖2甲。刻度標在底面積為100cm2透明薄壁柱形容器外壁,先加水至“0g”刻線處,再將被測物體放入水中漂浮時,水位處對應的刻度值即為被測物體的質量。則“0g”刻線上方1cm處對應的刻度值為 g;
(4)利用該裝置還可測量物體密度:將物體A放入水中,如圖2乙所示,靜止時示數為m1;然后將物體B放在A上方,如圖2丙所示,靜止時示數為m2;最后將物體B放入水中,如圖2丁所示,靜止時示數為m3,則物體B的密度ρB= (用m1、m2、m3、ρ水表示);
(5)小南發現該裝置測量質量誤差較大,為提高準確度,請你提出一條可行的改進方案: 。
【解答】解:(1)由圖A可知,物體的重力是4N,由圖B知道,彈簧測力計的分度值為0.2N,示數為2.6N,根據稱量法知道,此時物體在水中時受到的浮力:
F浮=G﹣FC=4N﹣2.6N=1.4N;
由B、C兩圖知道,液體的密度相同,排開水的體積不同,彈簧測力計的示數不同,浮力也不同,故由A、B、C三圖知道,浮力大小與排開液體的體積有關;
要探究浮力大小與浸沒深度的關系,需要控制液體的密度相同、排開液體的體積相同,改變深度,故圖A、C、D符合題意;
(2)由D、E兩圖知道,排開液體的體積相同,液體的密度不相同,彈簧測力計的示數不同,浮力也不同,故由A、D、E三圖知道,浮力大小與液體的密度有關。
由D圖知道,物體受到水的浮力:
F浮水=G﹣FD=4N﹣2N=2N=ρ水V排g,
由E圖知道,物體受到鹽水的浮力:
F浮鹽水=G﹣FE=4N﹣1.8N=2.2N=ρ鹽水V排g,
由以上兩式解得:

(3)物體放入水中漂浮時,S=100cm2=10﹣2m2,則物體受到的浮力:

由G=mg 知道,此時“0g”刻線上方1cm處對應的刻度值:
m0.1kg=100g;
(4)由圖乙可知,物體A的質量為m1,由圖丙可知,物體A和B總質量為m2,則物體B的質量為m2﹣m1,由圖丙可知,物體B的體積為增加的水的體積,即

則物體B的密度為:

(5)為了使測量結果更準確,可以減小容器的底面積,測量時液面變化更明顯,測量更準確。
(2023 寬甸縣模擬)小麗用裝有沙子的柱形帶蓋塑料瓶“探究浮力的大小跟哪些因素有關”。
(1)小麗列舉了以下三個常識,做出了三個猜想,其中符合常識2的是猜想 (填序號)。
常識 猜想
常識1:空玻璃瓶會漂浮在水面上,裝滿水的玻璃瓶會沉入水底。 常識2:輪船從江里駛入海里,船身會上浮一些。 常識3:人在水中越往深處走,覺得身體越來越輕。 猜想1:浮力大小與液體的密度有關。 猜想2:浮力大小與物體排開液體的體積或深度有關。 猜想3:浮力大小與物體的質量有關。
(2)為了驗證上述猜想是否正確,依次做了以下實驗,如圖所示。
①裝有沙子的塑料瓶掛在彈簧測力計下,靜止時彈簧測力計的示數如圖A,則裝沙子的塑料瓶重 N。
②通過A、B實驗兩圖的實驗數據,可知在B圖狀態下,物體所受浮力大小是 N。
③通過A、B、C實驗步驟, (選填“能”或“不能”)得出浮力大小與物體浸入液體的深度是否有關,原因是 。
④通過A、B、C實驗步驟,可以得出浮力的大小跟浸入液體體積有關的前提是確定了浮力大小與 無關。
⑤通過A、C、E實驗步驟,可探究物體所受浮力大小與 的關系。
【解答】解:(1)小麗列舉了以下三個常識,做出了三個猜想,其中符合常識2“輪船從江里駛入海里,船身會上浮一些”的是猜想1:浮力大小與液體密度有關;
(2)①裝有沙子的塑料瓶掛在彈簧測力計下,靜止時彈簧測力計的示數如圖A,則裝沙子的塑料瓶重4N;
②通過A、B實驗兩圖的實驗數據,可知在B圖狀態下,彈簧測力計的示數為3N,根據稱重法可知物體所受浮力大小是F浮=G﹣F′=4N﹣3N=1N;
③通過A、B、C實驗步驟,沒有控制物體排開液體的體積一定,根據控制變量法可知不能得出浮力大小與物體浸入液體的深度是否有關;
④通過A、B、C實驗步驟,可以得出浮力的大小跟浸入液體體積有關的前提是確定了浮力大小與物體浸入液體的深度無關;
⑤根據稱重法分析A、C、E實驗步驟可知物體浸入液體的體積相同時,物體在不同液體中受到的浮力不同,可探究物體所受浮力大小與液體密度的關系。
故答案為:(1)2;(2)①4;②1;③沒有控制物體排開液體的體積一定;不能;④物體浸入液體的深度;⑤液體密度。
(2023 市北區校級模擬)探究“浮力大小與哪些因素有關”的實驗時,如圖1所示,依次將體積為100cm3的物體緩緩浸入某液體中(液體未溢出);根據實驗數據繪制了測力計的示數F與物體的下表面浸入液體中的深度h的關系圖象,如圖2所示。(g=10N/kg)
(1)分析圖2發現,物體浸沒在液體中后,測力計示數不再變化,說明浸沒在液體中的物體所受的浮力大小與 (選填“物體體積”或“排開液體體積”)有關。
(2)物體密度為 g/cm3,若把該物體直接放入此液體中,靜止時物體受到容器底的支持力F支為 N。
(3)當h=4cm時,物體受到浮力為 N,下表面所受壓強為 Pa;整個過程,物體下表面所受液體壓強p與其浸入液體中深度h的關系圖象應該是圖3中的 。
【解答】解:(1)物體A浸沒在水中之前,物體浸入水中的體積越大,彈簧測力計的示數越小,浮力越大,當完全浸沒后,排開液體的體積不變,浮力不變,說明浸沒在液體中的物體所受的浮力大小與排開液體體積有關;
(2)由圖2可知,h=0時,彈簧秤的示數等于重力,故G=5N;
根據G=mg知物體的質量:
m0.5kg,
物體的密度:
ρ5×103kg/m3=5g/cm3;
物體浸沒在液體中時,彈簧測力計的示數不變,故F示=3.9N,F浮=G﹣F示=5N﹣3.9N=1.1N;
若把該物體直接放入此液體中,靜止時物體受到豎直向下的重力、豎直向上的浮力、豎直向上的支持力,
所以容器底的支持力F支=G﹣F浮=5N﹣1.1N=3.9N;
(3)當h=4cm時,物體受到浮力為:F浮=G﹣F示=5N﹣3.9N=1.1N;
根據F浮=ρgV排可得,液體的密度為:
ρ液1.1×103kg/m3
下表面所受壓強:p=ρgh=1.1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=440Pa;
根據p=ρgh可知,物體A下表面所受液體壓強p隨其浸入水中深度h的增大而增大,且p與h成正比,選項中B符合。
故答案為:(1)排開液體體積;(2)5;3.9; (3)1.1;440;B。
(2023 中山市模擬)圖A、B、C、D、E是探究某圓錐形物體“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗步驟。
(1)由 兩個步驟中可知物體浸沒酒精中時受到的浮力是 N;
(2)由步驟A、B、C、D可得出結論:物體受到的浮力大小與 有關;
(3)由步驟A、D、E可得出結論:物體受到的浮力大小與液體的 有關;
(4)圓錐體的密度為 g/cm3;(ρ水=1.0×103kg/m3)
(5)用彈簧秤拉著圓錐形物體從水面緩慢浸入水中,根據實驗數據描繪的彈簧秤示數F隨圓錐形物體浸入深度h變化的關系圖像,最符合實際的是 。
【解答】解:(1)由A可知,物體的重力為4N,由E可知,物體浸沒在酒精中,彈簧測力計的拉力為3.2N,由稱重法可知,物體浸沒酒精中時受到的浮力
F浮=G﹣F拉=4N﹣3.2N=0.8N
所以由A、E兩個步驟可知物體浸沒酒精中時受到的浮力。
(2)觀察步驟A、B、C、D發現,物體逐漸浸入水中,排開水的體積逐漸增大,液體的密度不變,彈簧測力計示數逐漸減小,即浮力逐漸增大,所以可得出結論:物體受到的浮力大小與排開液體體積有關。
(3)觀察步驟A、D、E發現,物體浸沒在不同液體中,排開液體體積相同,液體的密度不同,彈簧測力計示數不同,即物體受到的浮力不同,所以可得出結論:物體受到的浮力大小與液體的密度有關。
(4)由A可知,物體的重力為4N,由D可知,物體浸沒在水中,彈簧測力計的拉力為3N,由稱重法可知,物體浸沒水中時受到的浮力
F浮1=G﹣F拉1=4N﹣3N=1N
則物體的體積等于排開水的體積
V物=V水
則圓錐體的密度
ρ物
(5)因為圓錐形物體“下小上大”,所以隨著圓錐形物體浸入水中的深度增加,排開水的體積也增加,但是排開水的體積增大的幅度在變大,根據F浮=ρ液gV排知,浮力變大,且浮力增大的幅度在變大;
根據F浮=G﹣F可知,測力計的示數變小,且測力計示數變小的幅度在變大(即圖線逐漸變陡),到圓錐體完全浸沒后,浮力不變,測力計的示數也不變,故B圖符合題意。
故選B。
故答案為:(1)A、E;0.8;(2)排開液體體積;(3)密度;(4)4;(5)B。
(2023 鼓樓區校級二模)探究影響浮力大小的因素:
實驗器材:彈簧測力計(量程0~2.5N,分度值0.05N)、水槽、圓柱體組(銅柱、鐵柱、鋁柱)、相同規格的圓柱體大物塊、細線、水、鹽水等;
實驗裝置:
實驗步驟:
(1)按如圖所示實驗裝置圖組裝好實驗器材,讀出彈簧測力計示數即為物體重力G,記錄在表格中;
(2)擰開礦泉水瓶瓶蓋,當水和鹽水浸沒金屬塊和大物塊后再擰緊瓶蓋;
(3)讀出此時彈簧測力計示數F,將其記錄在表格中;
(4)計算出物體所受浮力F浮大小并填入表格中;
序號 A B C D E
物體重力G/N 0.80 0.65 1.70 2.15 2.15
物體浸沒液體中測力計示數F/N 0.70 0.55 1.50 1.40 1.25
物體受到浮力F浮/N 0.10 0.10 0.20 0.75 0.90
分析論證:
(1)由A、B兩組實驗對比可以得出結論,浮力大小與物體密度 ;
(2)由 兩組實驗對比可以得出結論,浮力大小與物體浸入液體體積有關;
(3)由D、E兩組實驗對比可以得出結論,浮力大小與 有關;
評估交流:
(1)往水槽內放水前,礦泉水瓶瓶蓋未打開,此時礦泉水瓶內氣壓 (選填“大于”、“小于”或“等于”)瓶外大氣壓;
(2)將彈簧測力計固定在木架上,通過礦泉水瓶往水槽注水的方式使物體浸入液體中,這樣操作的好處是 ;
(3)由實驗數據可知,實驗所用的鹽水的密度為 kg/m3;
(4)在進行D、E兩組實驗時沒有選用B組實驗所用的鐵塊,而是選用兩個體積更大的圓柱體大物塊,其原因可能是鐵塊在水和鹽水中的浮力差距小于彈簧測力計分度值,通過增大 增大浮力之差從而得出正確結論。
【解答】分析論證:(1)由A、B實驗可知,物體分別為銅塊、鐵塊,浸沒在液體中時,兩物體受到的浮力相同,則說明浮力的大小與物體的密度無關。
(2)要想探究浮力大小與物體浸入液體體積的關系,應改變物體浸入液體的體積,保持其他量不變,即液體的密度不變,由圖可知,A、C實驗中,A為一個銅塊,C為兩個銅塊,故浸入液體的體積不同,由表格數據可知,實驗A中物體受到的浮力0.10N,實驗C中物體受到的浮力0.20N,浮力大小不同,故可得出結論浮力大小與物體浸入液體體積有關。
(3)由D、E兩組實驗可知,均為大物塊,浸入液體的體積相同,但D實驗大物塊在水中,E實驗大物塊在鹽水中,由表中數據可知,受到的浮力分別為0.75N、0.90N,故所受浮力大小不同,則可得出結論浮力大小與液體密度有關。
評估交流:(1)往水槽內放水前,礦泉水瓶瓶蓋未打開,此時瓶內水不會流出,瓶內氣壓小于大氣壓。
(2)將彈簧測力計固定在木架上,通過礦泉水瓶往水槽注水的方式使物體浸入液體中,這樣操作不需要再用手拿著彈簧測力計測量,幾組實驗可以同時觀察各組彈簧測力計示數,便于比較。
(3)
在水中所受浮力:F水浮=ρ水Vg=0.75N ①
在鹽水中所受浮力:F鹽浮=ρ鹽Vg=0.90N ②
由①②解得: ρ鹽=1.2×103kg/m3
(4)由F浮=ρ液V排g可知,物體受到的浮力大小與液體密度與物體排開液體的體積有關,液體密度、排開液體的體積越大,物體所受浮力越大。鹽水與水的密度差固定,因此鐵塊在水和鹽水中的浮力差距小于彈簧測力計分度值,可通過增大排開液體體積增大浮力之差從而得出結論。
故本題答案為;分析論證:(1)無關;(2)A、C; (3)液體密度;評估交流:(1)小于 (2)能同時觀察各組彈簧測力計示數,便于比較 (3)1.2×103 (4)排開液體體積
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