专题02 浮力的实验探究专题-决胜2021年中考物理压轴题全揭秘

专题02—浮力的实验探究专题 考点01—影响浮力因素的实验探究题： 1：根据F浮=ρ液gV排可知，浸在液体中的物体所受的浮力大小只与液体的密度及排开液体的体积有关，液体的密度越大，物体排开液体的体积越大，物体受的浮力越大；物体所受浮力的大小与容器的形状、物体自身的形状、物体浸在液体中的深度及物体的密度等其它因素均无关。 2：在探究影响浮力的其中一个因素时，必须同时控制另一个因素不变。且应多次实验，使结论更具有普遍性。 【帮你归纳】在探究影响浮力的因素的实验中常采用多次悬挂的方法，通过观察并读取测力计的示数根据测力计的示数变化可推知浮力的变化情况，从而得出影响浮力的因素。 例1：（2020·四川乐山）物理兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中，用弹簧测力计挂着一实心圆柱体，以下图a、b、c、d、e分别为实验情景。（g取10N/kg） (1)通过a、c两次实验，可知物体浸没在水中所受浮力大小是______N； (2)通过______两次实验，可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系； (3)通过c、e两次实验，可探究物体所受浮力大小与______的关系； (4)在某种液体中进行探究的过程中，记录实验数据，得到如图f所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像，则该液体的密度为______kg/m3。 【答案】（1）0.5；（2）c、d；（3）液体密度；（4）0.8×103。 【解析】(1)由a、c两次实验中测力计示数可知，物体浸没在水中所受的浮力为F浮水=G-Fc=2N-1.5N=0.5N (2) 由图c、d所示实验可知，物体排开液体的种类与物体排开液体的体积都相同而物体浸入液体的深度不同，这两次实验可以探究物体浸没在水中时受到的浮力大小与浸没深度是否有关。(3)由图c、e所示实验可知，物体排开液体的体积相同而液体密度不同，该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系。 (3) (4)实验步骤c中，物体受到的浮力为：F浮c=G-Fc=2N-1.5N=0.5N实验步骤e中，物体受到的浮力为：F浮e=G-Fe=2N-1.6N=0.4N因物体均浸没，所以V排水=V排液根据阿基米德原理，所以该液体的密度为： 【变式1-1】（2019·河北）小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”，（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，取g＝10N/kg） （1）小明利用图1甲所示的实验装置，将圆柱体合金块慢慢浸入水中时，根据测得的实验数据，作出了弹簧测力计示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图象（如图2中①所示）。实验过程中合金块所受浮力的变化情况是 。请在图2中画出F浮随h变化的关系图象，分析图象可知，浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成 。 （2）将合金块分别浸没在水和某液体中（如图1乙、丙所示），比较图1甲、乙、丙可知： 。 （3）合金块的密度为ρ合金＝ g/cm3。 （4）若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于图1丙所示液体中时，空心部分的体积是 cm3。 【答案】（1）先变大后不变；如上图所示；正比；（2）浸没在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关；（3）4；（4）400。 【解析】（1）由弹簧测力计的示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图象可以知道：弹簧测力计的示数随着深度的增加是先变小后不变的， 而测力计的示数等于合金块的重力减去合金块浸在液体中受到的浮力。所以此实验过程中浮力先变大后不变。由图象可知，合金块完全浸没在水中时所受的浮力：F浮＝G﹣F′＝4N﹣3N＝1N；则F浮随h的变化的关系图象，如下图所示： 由图象可知，当h≤6cm时，浸在水中的物体所受浮力的大小与浸入水中的深度成正比，而排开水的体积与浸入水中的深度成正比，所以浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成正比。（2）分析比较甲、乙、丙可知，合金块排开液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，即受到的浮力不同，说明浮力大小跟液体的密度有关。 （3）由图甲可知，合金块的重力G＝4N，合金块的质量：m合金＝＝＝0.4kg， 由图乙可知，合金块浸没在水中时弹簧测力计的示数F′＝3N，则合金块完全浸没在水中时所受的浮力：F浮＝G﹣F′＝4N﹣3N＝1N；因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等， 由F浮＝ρ水gV排可得，合金块的体积：V合金＝V排＝＝＝1×10﹣4m3，则合金块的密度：ρ合金＝＝＝4×103kg/m3＝4g/cm3。 （4）①由图丁可知，金属块浸没在某液体中时弹簧测力计的示数F″＝3.2N，则合金块完全浸没在某液体中时所受的浮力：F浮′＝G﹣F″＝4N﹣3.2N＝0.8N，因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F浮＝ρgV排可得：＝，则：ρ液＝