精练17 浮力实验探究——2024年浙江中考科学专项突破限时精练

精练17 浮力实验探究 知识点一、探究浮力大小跟哪些因素有关 由于液体对物体浮力的大小跟液体的密度和排开液体的体积有关，所以在进行实验探究时要运用控制变量法． (1)探究浮力大小与液体密度的关系时，要保持物体排开液体的体积不变，改变液体的密度； (2)探究浮力大小与物体排开液体体积的关系时，要保持液体的密度不变，改变物体排开液体的体积． 知识点二、探究物体的浮沉条件 浸没在液体中的物体可以有两种方法来判断物体的浮与沉 (1)根据物体在液体中受到的浮力与重力的大小关系来判断：当F浮＞G时，物体上浮；当F浮＜G时，物体下沉；当F浮＝G时，物体悬浮． (2)根据液体密度与物体密度的相对大小来判断：当ρ液＞ρ物时，物体上浮；当ρ液＜ρ物时，物体下沉；当ρ液＝ρ物时，物体悬浮． 知识点三、利用浮力知识测密度的实验 (1)若ρ物＞ρ液，物体完全浸入液体中，根据阿基米德原理公式F＝ρ液gV排及称重法公式F浮＝G－F，可求出V排＝；又因为G＝mg＝ρ物gV物，此时V物＝V排，可得ρ物＝ ρ液．根据此式，已知ρ液，可求出ρ物；已知ρ物，可求出ρ液． (2)若ρ物＜ρ液，物体漂浮在液面上，根据物体漂浮条件G物＝F浮＝ρ液gV排；利用大头针可使物体完全浸入液体中，求出物体的体积V；物体的密度ρ物＝＝＝. 考向一 探究浮力大小跟哪些因素有关 [例题1] （2023•拱墅区模拟）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。（g取10N/kg） （1）在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，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）小明对ABCD四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关。对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而 ，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度无关。 （3）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 kg/m3。 [例题2] （2023•温州一模）为证明空气浮力的存在，科学兴趣小组利用自行车气嘴、矿泉水瓶、细绳、气球等器材进行了如下实验： 步骤一：在矿泉水瓶盖和底部上各钻一个小孔，将两个自行车气嘴分别固定在瓶盖和底部，将气球用细绳与底部的气嘴绑紧，如图甲所示。打开瓶盖，使瓶内外气压一致，再拧紧瓶盖不漏气。 步骤二：关闭气嘴2，打开气嘴1；用气泵向矿泉水瓶充入气体，待手压瓶子感觉较硬时停止充气；用天平称出整个装置的质量为m1。 步骤三：关闭气嘴1，打开气嘴2；让瓶内的高压气体进入气球，至气球停止胀大；称出整个装置的质量为m2。 步骤四：比较m1与m2的大小。 （1）实验装置的气密性是本实验成功的关键，写出一种检查图甲装置气密性的方法： 。 （2）本实验能验证气球在空气中受到浮力，其依据是m1 m2。 （3）实验中，小组同学发现气球与气嘴2之间漏气，于是设计了如图乙所示的改进型实验装置：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往密闭玻璃容器内缓慢压入空气，观察到 现象，说明金属球受到空气浮力的作用。 考向二 探究物体的浮沉条件 [例题3] （2023•镇海区模拟）小明学习了浮力知识后，在家中进行了“物体浮沉条件”等相关研究，过程如下： ①图甲和乙：取两个完全相同的玻璃杯，倒入等体积的水和白酒，液面高度均为h0； ②图丙：把萝卜放入装有水的玻璃杯中，萝卜漂浮在水面上，此时液面高度为h1； ③图丁：把乙中的部分白酒倒入丙中，萝卜沉底，此时液面高度为h2； ④图戊：倒出若干白酒后，乙中剩余白酒液面高度为h3。 请回答以下问题： （1）把部分白酒倒入丙中后，萝卜受到的浮力变 ，从而使萝卜沉底。 （2）若不考虑水和白酒混合前后体积变化，ρ水表示水密度，请你用相关字母表示萝卜的密度ρ萝＝ 。 （3）若图丙中的萝卜会吸水，且吸水后质量和体积均变大，但仍处于漂浮状态，此时的液面高度为h′1。则h′1 h1（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 考向三 利用浮力知识测密度的实验 [例题4] （2023•义乌市一模）某校“制作浮沉子”项目研究小组，发现制成的浮沉子经常沉下去后浮不起来，有待提升改造。 【材料选取】大塑料瓶、玻璃小药瓶、水 【制作方案】在两瓶中装入适量的水，把小瓶倒扣入大瓶中，拧紧瓶盖，在大瓶外施加不等的力，小瓶就能在水中上下运动。 【扩展研究】项目组同学发现，浮沉子若在外界压