内容正文:
专题26 浮力实验
【考点分析】
章节
考点
考试题型
难易度
浮力
浮力的影响因素
实验题
★★★
阿基米德原理验证实验
实验题
★★
利用浮力测物体密度
实验题
★★★★
【知识点总结+例题讲解】
一、浮力的影响因素:
1.假想:
(1)浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积有关;
(2)浮力的大小可能与物体浸在液体中的深度有关;
(3)浮力的大小可能与液体的密度有关;
(4)浮力的大小可能与浸在液体中的物体的密度有关;
2.实验方法:控制变量法;
3.操作及结论:
(1)浮力的大小与物体浸入液体的体积有关,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大。
(2)浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
物体浸没在液体中,深度不同时,上下表面的压力之差不变;
(3)物体受到的浮力与液体的密度有关;浸入体积相同时,液体的密度越大,浮力越大。
(4)物体所受的浮力与物体的密度无关。
4.总结:实验结果表明,浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入(排开)液体的体积有关。
(1)在液体密度相同时,浸入(排开)液体的体积越大,物体受到的浮力越大;
(2)在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
【例题1】小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。
(1)将一长方体金属块横放,部分体积浸入水中时,在液面所对的烧杯壁作一标记线,读出弹簧测力计的示数F甲(如图甲)为 N;再把金属块竖放浸入同一杯水中,当 时,读出弹簧测力计示数F乙(如图乙)。比较发现F乙=F甲。小敏得出:浸没前物体受到的浮力与浸入深度无关。
(2)图中两种状态时,金属块底部受到水的压强p甲 p乙(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【变式1】如图所示,是探究同一物体所受浮力大小于哪些因素有关的实验过程。
(1) 两次实验证明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化(选填实验序号)。
(2)进行乙、丙两次实验是为了探究物体所受浮力大小与 关系。
(3)由丙、丁两次实验可知:完全浸没在同种液体中的物体,所受浮力大小与 无关。
二、阿基米德原理验证实验:
1.阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受重力的大小。
【例题2】如图所示是小芳同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形。
(1)正确的操作顺序最佳是 。
A.乙丙甲丁 B.乙甲丙丁 C.甲丁乙丙 D.乙丙丁甲
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示。则空桶A受到的浮力为 N
(3)测出桶B和溢出水的总重力,如图丁所示,则桶A排开水的重力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)桶A受到的浮力。
(4)在实验中,排除测量误差因素的影响,小芳若发现桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,造成这种结果的原因可能是: 。
(5)接着小芳同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次,实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就越 (选填“深”或“浅”)。
次数
1
2
3
4
桶A与沙子的总重力/N
2.4
2.8
3.2
3.4
桶B与水的总重力/N
4.0
4.4
4.6
5.0
(6)分析以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体 。
(7)小芳同学进一步探究,她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为 (用题中所给和所测物理量的字母表示)。
【变式2】为了直观验证阿基米德原理,小明改进了实验装置,如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上,在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下面放一小杯。铁架台的支架上放置一只溢水杯,溢水杯跟金属块、粗铁丝框、小杯都不接触。
(1)首先平稳缓慢地抬高放有溢水杯的支架,使金属块完全浸没入水中,但不与溢水杯底部接触,(如图甲→乙→丙),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲 F丙(填“>”、“=”或“<”)。
(2)然后再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面(如图丁),可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为 牛,此时浮力的测量数值将比真实数值 (填“偏大”或“偏小”),原因是 。
三、利用浮力测物体密度:
1.物体完全浸没的时候:V物=V排;
2.测