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第二節(jié) 探究：浮力大小與哪些因素有關(guān)
第九章 浮力
知1－講
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知識點
猜想浮力大小可能與哪些因素有關(guān)
1
步驟一：進(jìn)行猜想
現(xiàn)象：雞蛋在清水中沉底，在清水中加鹽，雞蛋會上浮 現(xiàn)象：將易拉罐向下壓入水中，手感到需要施加的壓力變大，同時排開水的體積變大 現(xiàn)象：小魚在水中不同深度處靜止
推理：加鹽導(dǎo)致液體密度變大，雞蛋在鹽水中所受浮力變大 推理：手需要施加的壓力變大，說明易拉罐受到的浮力變大 推 理： 小 魚 受 力 平 衡，所受浮力大小均等于小魚的重力
猜 想： 物 體 所 受 浮力 大 小 與 液 體 密 度有關(guān) 猜想：物體所受浮力大小與排開液體的體積有關(guān) 猜想：物體所受浮力大小與浸沒在液體中的深度無關(guān)
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技巧點撥
猜想并不是憑空想象，而是需要生活經(jīng)驗的支撐，或者需要已有知識的支撐。
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步驟二：設(shè)計實驗
(1) 實驗器材：鐵架臺、彈簧測力計、金屬塊、小石塊、燒杯、細(xì)繩、水和鹽水。
(2) 實驗方法：控制變量法
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實驗 控制變量 示意圖 實驗步驟
1. 探究浮力大小與物體排開液體體積的關(guān)系 把 彈 簧 測 力 計下 方 懸 掛 的 金屬塊浸在水中，改 變 金 屬 塊 浸入水中的體積，觀 察 彈 簧 測 力計的示數(shù)
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實驗 控制變量 示意圖 實驗步驟
2. 探究浮力大小與物體浸沒深度的關(guān)系 把 彈 簧 測 力 計下 方 懸 掛 的 小石 塊 浸 沒 在 水中， 分 別 浸 沒在 水 中 的 不 同深 度， 觀 察彈 簧 測 力 計 的示數(shù)
3. 探究浮力大小與液體密度的關(guān)系 把 彈 簧 測 力 計下 方 懸 掛 的 小石 塊 分 別 浸 沒在水和鹽水中，觀 察 彈 簧 測 力計的示數(shù)
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方法點撥
控制變量法在實驗中的應(yīng)用
(1)明確三個量：
①控制變量：需要控制不變的量。
②自變量：正在研究的影響研究物理量(浮力 ) 的變量。
③因變量：研究的物理量如壓強(qiáng)，浮力等。
(2)實驗設(shè)計思路：
①控制變量不變。
②只自變量改變。
③觀察因變量是否變化。
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方法總結(jié)
闡述結(jié)論的基本模式一般為先說明控制不變的量；再說明改變的自變量及變化情況；最后說明因變量是否發(fā)生變化及若發(fā)生變化的變化情況。
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深入思考 在探究浮力大小與哪些因素有關(guān)的實驗中，某同學(xué)
猜想浮力大小可能與物體的形狀有關(guān)，于是他用燒杯、水、彈簧測力計、橡皮泥等器材完成了實驗探究，請你幫他設(shè)計實驗探究的步驟。
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深度理解
(1)用彈簧測力計測出橡皮泥的重力，記為 G。
(2)將橡皮泥捏成不同的形狀，掛在彈簧測力計下方，并使之分別浸沒在水中，記下彈簧測力計的示數(shù) F 示。
(3)根據(jù)稱重法 F 浮 =G-F 示分別計算出不同形狀的橡皮泥所受的浮力大小，然后分析浮力大小與物體形狀的關(guān)系。
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步驟三：分析與論證
(1) 實驗 1：測力計的示數(shù)不同，說明物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)。
(2) 實驗 2：測力計的示數(shù)相同，說明物體所受浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)。
(3)實驗 3：測力計的示數(shù)不同，說明物體所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)。
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步驟四：得出結(jié)論
物體在液體中所受浮力大小不僅與液體的密度有關(guān)，還與物體排開液體的體積有關(guān)，而與浸沒在液體中的深度無關(guān)。物體排開液體的體積越大，液體的密度越大，浮力就越大。
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【深度探究】探究浮力大小與物體排開液體體積的定量關(guān)系。
說明 如圖 1 所示，將圓柱體沿著高度平均分為三等份，并
作好標(biāo)記。
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【實驗數(shù)據(jù)】
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實驗序號 1 2 3
重 力 G / N 3 排開液體的體積 ( 自變量 ) V V V
拉力 F 拉 / N 2.5 2 1.5
浮力 (G-F 拉 )/N ( 因變量 ) 0.5 1 1.5
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【分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論】物體排開液體的體積增大幾倍，則物體受到的浮力也增大幾倍，即液體的密度不變時，物體所受浮力與排開液體的體積成正比。
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技巧點撥
如何探究因變量與自變量的定量關(guān)系
使自變量成倍數(shù)變化或等差變化，測出因變量的值，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析因變量和自變量的關(guān)系。
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小宇和小明在老師的指導(dǎo)下，對浮力大小與
哪些因素有關(guān)進(jìn)行了實驗探究。
猜想 1：物體所受浮力的大小可能與液體的密度有關(guān)
猜想 2：物體所受浮力的大小可能與物體的重力有關(guān)
猜想 3：物體所受浮力的大小可能與排開液體的體積有關(guān)
猜想 4：物體所受浮力的大小可能與物體的形狀有關(guān)
例1
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解題秘方：試題考查“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”實 驗，需要注意：①稱重法測浮力 F 浮 =G-F 示；②控制變量法的應(yīng)用。
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解析：（1）把飲料罐按入水中，飲料罐受到豎直向下的重力，向下的壓力，豎直向上的浮力。水位上升得越高，飲料罐排開水的體積越大，越吃力，說明飲料罐所受浮力在變大，該現(xiàn)象能支持猜想 3：物體所受浮力的大小可能與排開液體的體積有關(guān)。
（2）物體 A 浸沒在水中，受到豎直向下的重力，豎直向上的浮力和拉力，由力的平衡可得物體 A 浸沒在水中受到的浮力為 F 浮 =G A-F 拉 =4 N-3 N=1 N， 物體 B 浸沒在 水中受 到的浮力為 F 浮 '=G B-F 拉 '=4.5 N-3.5 N=1 N，物體 C 浸沒在水中受到的浮力為 F 浮 ″=G C-F 拉 ″=5 N-
4 N=1 N，分析實驗數(shù)據(jù)可知，物體所受浮力的大小與物體的重力無關(guān)。
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(1)如圖 2 所示，小宇在家里利用身邊的物品做實驗，他用手把飲料罐按入水中，水位上升得越高，他感到越吃力，這個事實可以支持猜想 _____(填序號）。
3
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(2)他們?yōu)榱蓑炞C猜想 1 和猜想 2，選用了體積相同，
重力不同的三個圓柱形物體 A、 B、 C，并測出了它們的重力分別是 4 N、4.5 N 和 5 N，然后進(jìn)行了如圖 3 所示的實驗。
物體 A 浸沒在水中時所受浮力為_____N，比較圖中序號
為 a、 b、 c 的三次實驗，
可以得出的結(jié)論是物體所受
浮力的大小與物體的重力_____ （填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。
1
無關(guān)
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解析：（3）要探究物體所受浮力的大小與液體的密度的關(guān)系，根據(jù)控制變量法可知，需要控制物體排開液體的體積相等，將同一物體分別浸入不同液體中，所以用 a、 d、 e 三次實驗可初步得出該結(jié)論。
（4）由圖 4 可知兩次實驗中橡皮泥排開水的體積不同，形狀也不相同，有兩個變量，沒有控制排開液體的體積相同，所以無法得出物體所受浮力的大小與物體形狀的關(guān)系。
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(3)比較圖中序號為 _________的三次實驗可以得出初步結(jié)論：物體所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)，液體的密度越大，物體所受浮力也______。
a、 d、 e
越大
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(4)為了驗證猜想 4，小明將同一塊橡皮泥依次捏成圓錐體和圓柱體分別進(jìn)行實驗，實驗現(xiàn)象如圖 4 所示，根據(jù)此實驗現(xiàn)象，小明可初步得出的結(jié)論：物體所受浮力的大小與物體的形狀有關(guān)，小宇認(rèn)為小明的結(jié)論不可靠，主要原因是 ______________________________。
沒有控制排開液體的體積相同
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1.在某次體育考試中，小明在運動技能測試的四個項目中選擇了游泳，老師說測試將在奧體中心游泳館進(jìn)行。周末小明上網(wǎng)查詢游泳館的信息，發(fā)現(xiàn)一條如圖所示的評論。小明很是疑惑，浮力大小與泳池內(nèi)液體的深度有關(guān)系嗎？他和同學(xué)從實驗室找來彈簧測力計、燒杯和石塊等器材進(jìn)行如圖所示的探究。
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(1)小明確定了測量浮力的方法：用彈簧測力計先測出物體的重力G，接著將物體浸在液體中靜止時，讀出測力計的示數(shù)即為對物體的拉力F，可計算出物體所受的浮力 F 浮。其測量原理利用了_____
（填字母）。
A. F 浮與 G 是一對平衡力
B． F 與 G 是相互作用力
C. F 浮與 F 是相互作用力
D. F 浮、 F 和 G 是一 組平衡力
D
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(2)分析圖中___________(填序號)三次實驗的數(shù)據(jù)得到結(jié)論：_______________________________________。
(3)為了得到普遍規(guī)律，小明還需要選取__________________________進(jìn)行多次實驗。
(4)為什么在深水區(qū)游泳更容易游出個人最好成績呢？答：
_____________________________________________。
A、B、D
物體所受浮力的大小與浸入液體的深度無關(guān)
不同密度的物體和液體
游泳時，人漂浮在水面上，人浸在水中的深度越深，排開液體的體積越大，受到的浮力越大，故在深水區(qū)游泳更容易游出個人最好成績
探究：浮力大小與哪些因素有關(guān)
猜想與假設(shè)
液體的密度
探究浮
力大小
的影響
因素
排開液體的體積
設(shè)計實驗
分析實驗得到結(jié)論

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