专题一 浮力及其应用【考点清单】-2024-2025学年八年级科学上学期期中考点大串讲(浙教版)
2024-09-16
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2份
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33页
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 科学 |
| 教材版本 | 初中科学浙教版(2013)八年级上 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 学案-知识清单 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.25 MB |
| 发布时间 | 2024-09-16 |
| 更新时间 | 2024-09-16 |
| 作者 | 摘星理科学习加油站 |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2024-09-16 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/47391800.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
专题一 浮力及其应用
一、水的浮力
1.浮力概念:液体(气体)对 其中的物体都会产生向上的浮力。
2.浮力的方向是 的。
3.浮力的施力物体: ,浮力的受力物体: 。
4.浮力产生的原因: 。
5.弹簧测力计测浮力的方法:先测出物体在空气中的重力G,再读出物体浸在液体中的弹簧测力计读数F,那么F浮= 。
二、阿基米德原理
1.阿基米德原理:
(1)内容:浸在液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于 ;
(2)公式: F浮= =m排液g= ;
(3)单位: ρ液: ,V排液: 。
注意:阿基米德原理只是浮力的计算公式,不是浮力产生的原因。
三、物体浮沉条件
1.物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体的浮沉取决于 和 的大小。(实心物体浸没在液体中)
F浮<G
F浮>G
F浮=G(V排液=V物)
F浮=G(V排液<V物)
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液>ρ物
注意:
①上浮和下沉都是不稳定状态,是动态过程。上浮的物体最终会浮出液面,而处于漂浮状态;下沉的物体最终会沉到容器底处于静止状态;
②漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮= ;
③沉到水底时: =G。
四、物体浮沉条件的应用
1.物体浮沉条件的应用:
(1)航天员水下模拟训练: 时,F浮=G;
(2)轮船:将钢铁做成空心,增大排开液体的体积,增大浮力使F浮=G;
①因为漂浮时,F浮=G,所以同一艘轮船从海洋行驶到江河或从江河行驶到海洋,其受到的浮力 ;
②根据F浮=ρ液gV排液,同一艘轮船从海洋行驶到江河,因为F浮不变,ρ液减小,所以 V排液 ,即船身稍下沉;
(3)潜水艇:它的上浮和下沉是通过对水舱的排水和充水而改变 来实现的;
(4)密度计:利用物体 条件工作的。因为F浮=ρ液gV排液,液体密度不同, ;
(5)热气球和飞艇:采用充密度比空气 的气体(氢气、氦气、热空气)的办法,使它受到的浮力大于重力而升空。
三、浮力的计算方法
1.浮力计算的方法
(1)二次称量法:F 浮= ;
(2)阿基米德原理法:F 浮=G 排= = ;
(3)压力差法:F 浮= ;
(4)漂浮或悬浮条件:F 浮= 。
一、探究浮力大小的影响因素
【提出问题】浮力的大小跟哪些因素有关?
【猜想与假设】(1)游泳池里越往深水区走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关;
(2)鸡蛋在纯水中会下沉,但在浓盐水中却能漂浮,由此猜想:浮力大小可能与液体的密度有关;
(3)木头在水中漂浮,但铁块在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关。
【进行实验】
实验目的
变量控制
图示
现象及分析
探究结论
探究浮力的大小与物体浸没深度的关系
同一物体浸在同一液体中,物体浸没的深度不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同,即浮力相同
浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系
液体的密度相同,同一物体浸入液体的体积不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同,即浮力不同,F1>F2
物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关
探究浮力的大小与液体密度的关系
同一物体浸在液体中的体积相同,液体密度不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,F2>F1
物体受到的浮力于液体的密度有关
探究浮力的大小与物体密度的关系
两个体积相同、质量不同的物体,浸入在同一液体中
甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同,即浮力相同
物体所受的浮力与物体的密度无关
【总结归纳】浮力的大小只跟液体的 和物体 液体的 有关(与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关)。在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;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。
二、浮力大小跟物体排开液体所受重力的关系
【提出问题】物体所受的浮力的大小与物体排开液体所受重力存在怎样的定量关系?
【猜想与假设】浮力的大小可能等于物体排开的液体所受的重力。
【制定计划与设计实验】(1)使用弹簧测力计利用称重法得出石块所受的浮力;
(2)收集实验中石块排开的水,测出被排开的水所受的重力,比较浮力和杯排开的水的重力的大小;
(3)换用不同质量的小石块,重复上面的实验,寻找规律。
【实验器材】弹簧测力计、小石块、细线、溢水杯、小桶、水等。
【进行实验】
第一步:测出小石块的重力;
第二步:测出空桶的重力;
第三步:将溢水杯 (液面与溢水口平齐),把小石块 (不要晃动,以免排开水量偏多)放入杯中,读出此时弹簧测力计的示数,并用小桶收集溢出的水;
第四步:测出小桶和排开水的总重力,比较浮力和排开水的重力的关系;
第五步:换用不同质量的小石块, (多次实验,使结论更具普遍性),记录实验数据。
【记录数据】
次数
①小石块的重力/N
②空桶的重力/N
③弹簧测力计的示数/N
④桶和水总重/N
浮力/N
排开水的重力/N
1
2.0
1.0
1.0
2.0
1.0
1.0
2
2.8
1.0
1.4
2.4
1.4
1.4
3
3.6
1.0
1.8
2.8
1.8
1.8
【实验结论】浸在液体中的物体,受到的浮力大小与它 相等。
1. (2023秋•南浔区期中)如图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中浸没在水中的潜水艇,下潜时浮力逐渐变大
B.图B中巨轮从江河驶向海洋的过程中,船体会上浮
C.图C中液体的密度越大,密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球上升时,填充的气体密度比空气大
2. (2023秋•南浔区期中)关于“压强”和“浮力”知识的应用,下列说法中正确的是( )
A.潜入水中的潜水艇,潜水越深,所受浮力和压强越大
B.轮船从江河驶入到海洋,排水量减少,所受浮力减小
C.水坝的下部总要比上部宽些,这样可以使它承受更大的水压
D.用密度计测量不同液体的密度时,它所受到的浮力是不同的
3. (2023秋•义乌市期末)如图所示,两个体积相同的实心物体甲和乙,用一根轻质细线相连后放入某液体中,静止后恰好悬浮,细线处于绷紧状态。若甲和乙物体的密度分别用ρ甲、ρ乙表示,在液体中受到的浮力分别用F甲、F乙表示,则( )
A.ρ甲>ρ乙 F甲>F乙 B.ρ甲<ρ乙 F甲>F乙
C.ρ甲=ρ乙 F甲=F乙 D.ρ甲<ρ乙 F甲=F乙
4. (2024•嘉善县一模)水平桌面上两个底面积相同的容器内盛有甲、乙两种液体,完全相同的小球M、N静止时状态如图所示,已知两容器内液面相平。则小球M排开液体的重力 小球N排开液体的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”,下同),甲液体对容器底部的压力 乙液体对容器底部的压力。
5. (2023秋•海曙区期末)为了探究“浮力大小的影响因素”,小明用装有一定量沙子的玻璃瓶(带有密封盖)开展了如图所示的实验。
猜想1:浮力大小与物体的质量有关
清想2:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想3:浮力大小与液体的密度有关。
(1)为验证猜想1,小明将玻璃瓶中的沙子增加一部分,并擦干瓶外的水,按图A和D的操作得出浮力大小;再重复上述操作多次,若发现 ,可说明猜想1错误;
(2)为验证猜想2,可分析比较 两个实验(填字母);
(3)小明通过实验得到浮力大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。请判断E溶液的密度 水的密度。(填“大于”或“小于”)
6. (2023秋•宁海县期末)一个质量为100g、底面积为50cm2的有圆柱形瓶身的空玻璃瓶,内装10cm高的水,密封后放在水平地面上,如图甲所示。再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后瓶内外液面的高度差如图乙和图丙所示,瓶壁厚度忽略不计。请计算:
(1)图乙中玻璃瓶排开水的体积 (填“大于”、“等于”或“小于”)玻璃瓶内水的体积。
(2)玻璃瓶在水中受到的浮力。
(3)未知液体的密度。
1. (2023秋•温州期中)京杭大运河历史悠久,是我国南北交通的大动脉,如今实现百年来首次全线水流贯通,将为中国的发展再提升一个新高度。根据相关知识回答问题。
京杭大运河是我国仅次于长江的第二条“黄金水道”。运河的通航,促进了沿线城市的迅速发展。在码头运货的轮船,所受的浮力为( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
2. (2023•桐乡市模拟)取一只瓶口直径略小于乒乓球直径的透明塑料瓶,将瓶底切去后,塑料瓶倒立放置,将乒乓球放入瓶中,且保持瓶口朝下,往塑料瓶里注水,乒乓球静止不动,用手掌堵住瓶口,乒乓球向上运动。演示此实验主要用于( )
A.探究液体压强的特点 B.研究物体的沉浮条件
C.证明大气压强的存在 D.解释浮力产生的原因
3. (2023秋•拱墅区校级期中)如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
4. (2024•西湖区校级二模)2023年1月16日,我国首艘具有破冰功能的大型航标船“海巡156”轮(如图)在天津列编,正式投入使用。( )
A.漂浮在海面上时,所受浮力和重力大小相等
B.匀速航行时,受到向前的牵引力故受力不平衡
C.加速破冰时,惯性越来越大
D.卸货过程中,所受浮力不变
5. (2023秋•鹿城区期末)某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是( )
A.潜艇模型实现沉浮的原理和鱼在水中实现浮沉的原理相同
B.潜艇模型是通过注射器改变试管内水面上方气体压强来实现充水和排水的
C.为使潜艇模型的沉浮效果更好,在制作时,应尽量增大进排气管和进、排水管之间的距离
D.在制作潜艇模型时,要保证潜艇模型具有良好的气密性
6. (2023秋•温州期中)京杭大运河历史悠久,是我国南北交通的大动脉,如今实现百年来首次全线水流贯通,将为中国的发展再提升一个新高度。根据相关知识回答问题。
半潜船可以用来运输超大型货物,空载时漂浮于河面(如图甲);装载时需要向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至河面以下(如图乙);将货物拖至甲板上方时,排出水舱中的水,船体重量减小,甲板上浮至河面,完成货物装载(如图丙)。选项中图像能正确表示同一艘半潜船从图甲到图丙受到的浮力变化是( )
A. B.
C. D.
7. (2023秋•滨江区校级期中)如图所示,两个相同容器都盛满水,甲中有一个体积为50cm3密度为0.5×103/m3 的木块漂浮在水面,下列有关说法正确的是( )
A.木块漂浮时浮力等于自身重力,并有 体积露出水面
B.甲容器对水平桌面的压力大于乙容器对水平桌面的压力
C.木块缓慢下压至浸没的过程中受到的浮力不变
D.木块全部压入水中两容器底部受水的压力和压强都相等
8. (2023秋•滨江区校级期中)某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①
B.构件受到的重力为0.8×105N
C.构件所受的最大浮力为1.2×105N
D.构件的密度为2.5×103kg/m3
9. (2023•杭州二模)如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球恰好处于水面下,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水温下降到0℃的过程中,若小球的体积始终不变,则小球所受浮力大小的变化情况是( )
A.先不变,后变小
B.先不变,后变大
C.先变大,后变小,沉底后不变
D.先变大,后变小,4℃时最大
10. (2023秋•义乌市月考)科学拓展课上,老师利用玻璃瓶做了两个有趣的小实验:图甲为液体沸腾实验,用酒精灯加热一段时间后,发现烧杯内的水沸腾而玻璃瓶内的水不沸腾。图乙为“浮沉子”实验,当用力挤压矿泉水瓶侧身,“浮沉子”会上浮;松手后,“浮沉子”会下沉。图示使用液体均为水,下列说法正确的是( )
A.图甲实验中,玻璃瓶内水的温度低于烧杯中的水
B.图甲实验中,继续加热一段时间,玻璃瓶内的水也会沸腾
C.图乙实验中,“浮沉子”漂浮时,所受重力等于它受到的浮力
D.图乙实验中,无论怎么挤压矿泉水瓶侧身,“浮沉子”都不可能悬浮在水中
11. (2023秋•义乌市月考)质量相等的甲、乙、丙三个实心小球,放入水中后,甲球漂浮,乙球悬浮,丙球下沉,位置如图所示,则( )
A.三个小球所排开水的质量m甲<m乙<m丙
B.三个小球所受的浮力F甲=F乙<F丙
C.三个小球的体积是V甲>V乙>V丙
D.三个小球的密度相等
12. (2023•临海市校级模拟)小金将一个鸡蛋放入清水中,鸡蛋沉入水底,如图甲,此时鸡蛋受到的浮力为F甲;逐渐向水中加盐,鸡蛋悬浮于水中静止,如图乙,此时鸡蛋所受浮力大小为F乙;继续往水中加盐直到鸡蛋上浮至部分露出水面,如图丙,此时鸡蛋受到的浮力为F丙。下列说法正确的是( )
A.F甲>F乙>F丙 B.F甲>F乙=F丙
C.F甲=F乙=F丙 D.F甲<F乙=F丙
13. (2023•湖州模拟)如图所示,是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析,全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )
A.冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
14. (2023秋•仙居县期末)小明自制了一支密度计,将其分别放入盛有液体密度为ρ甲和ρ乙的甲、乙两个容器中,静止时如图所示,密度计在两种液体中受到的浮力大小关系:F甲 F乙;从观察到的现象判断:ρ甲 ρ乙(均选填“>”、“<”或“=”)。
15. (2024•舟山模拟)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。
16. (2023秋•滨江区期末)学习了项目化课程后,小滨自制一支能测液体密度的仪器。如图甲所示,取一根两端开口、粗细厚薄均匀的匀质塑料管MN,N端用合金块封口,再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值,仪器就完成制作。如图乙所示,当仪器竖直漂浮在待测液体中时,液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。已知塑料管长11为30cm,质量m1为3g,塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2;合金块高l2为2cm,质量m2为18g。
(1)求该仪器的重力为多大?
(2)将该仪器竖直漂浮在某液体中,浸没深度为14cm,求液体的密度大小?
17. (2023秋•长兴县校级期末)在科学实践活动中,某活动小组的同学想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20厘米3的橡皮泥做成一艘“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25克的物体,如图所示。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103千克/米3。已知水的密度为1.0×103千克/米3。求:
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少?
(2)这艘橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少?
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专题一 浮力及其应用
一、水的浮力
1.浮力概念:液体(气体)对浸入其中的物体都会产生向上的浮力。
2.浮力的方向是竖直向上的。
3.浮力的施力物体:液体,浮力的受力物体:浸入液体中的物体。
4.浮力产生的原因:物体的上、下表面受到压力差。
5.弹簧测力计测浮力的方法:先测出物体在空气中的重力G,再读出物体浸在液体中的弹簧测力计读数F,那么F浮=G-F。
二、阿基米德原理
1.阿基米德原理:
(1)内容:浸在液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力;
(2)公式: F浮=G排液=m排液g=ρ液gV排液;
(3)单位: ρ液:kg/m3,V排液:m3。
注意:阿基米德原理只是浮力的计算公式,不是浮力产生的原因。
三、物体浮沉条件
1.物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体的浮沉取决于 F浮和 G 的大小。(实心物体浸没在液体中)
F浮<G
F浮>G
F浮=G(V排液=V物)
F浮=G(V排液<V物)
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液>ρ物
下沉
上浮
悬浮
漂浮
注意:
①上浮和下沉都是不稳定状态,是动态过程。上浮的物体最终会浮出液面,而处于漂浮状态;下沉的物体最终会沉到容器底处于静止状态;
②漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮= G ;
③沉到水底时:F浮+F支=G。
四、物体浮沉条件的应用
1.物体浮沉条件的应用:
(1)航天员水下模拟训练:悬浮时,F浮=G;
(2)轮船:将钢铁做成空心,增大排开液体的体积,增大浮力使F浮=G;
①因为漂浮时,F浮=G,所以同一艘轮船从海洋行驶到江河或从江河行驶到海洋,其受到的浮力不变;
②根据F浮=ρ液gV排液,同一艘轮船从海洋行驶到江河,因为F浮不变,ρ液减小,所以 V排液变大,即船身稍下沉;
(3)潜水艇:它的上浮和下沉是通过对水舱的排水和充水而改变自身重力来实现的;
(4)密度计:利用物体浮沉条件工作的。因为F浮=ρ液gV排液,液体密度不同,密度计排开液体的体积就不同;
(5)热气球和飞艇:采用充密度比空气小的气体(氢气、氦气、热空气)的办法,使它受到的浮力大于重力而升空。
三、浮力的计算方法
1.浮力计算的方法
(1)二次称量法:F 浮=G 物-F;
(2)阿基米德原理法:F 浮=G 排=m 排g=ρ液gV 排;
(3)压力差法:F 浮=F 向上-F 向下;
(4)漂浮或悬浮条件:F 浮=G 排。
一、探究浮力大小的影响因素
【提出问题】浮力的大小跟哪些因素有关?
【猜想与假设】(1)游泳池里越往深水区走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关;
(2)鸡蛋在纯水中会下沉,但在浓盐水中却能漂浮,由此猜想:浮力大小可能与液体的密度有关;
(3)木头在水中漂浮,但铁块在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关。
【进行实验】
实验目的
变量控制
图示
现象及分析
探究结论
探究浮力的大小与物体浸没深度的关系
同一物体浸在同一液体中,物体浸没的深度不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同,即浮力相同
浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系
液体的密度相同,同一物体浸入液体的体积不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同,即浮力不同,F1>F2
物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关
探究浮力的大小与液体密度的关系
同一物体浸在液体中的体积相同,液体密度不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,F2>F1
物体受到的浮力于液体的密度有关
探究浮力的大小与物体密度的关系
两个体积相同、质量不同的物体,浸入在同一液体中
甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同,即浮力相同
物体所受的浮力与物体的密度无关
【总结归纳】浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关(与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关)。在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;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。
二、浮力大小跟物体排开液体所受重力的关系
【提出问题】物体所受的浮力的大小与物体排开液体所受重力存在怎样的定量关系?
【猜想与假设】浮力的大小可能等于物体排开的液体所受的重力。
【制定计划与设计实验】(1)使用弹簧测力计利用称重法得出石块所受的浮力;
(2)收集实验中石块排开的水,测出被排开的水所受的重力,比较浮力和杯排开的水的重力的大小;
(3)换用不同质量的小石块,重复上面的实验,寻找规律。
【实验器材】弹簧测力计、小石块、细线、溢水杯、小桶、水等。
【进行实验】
第一步:测出小石块的重力;
第二步:测出空桶的重力;
第三步:将溢水杯装满水(液面与溢水口平齐),把小石块缓慢(不要晃动,以免排开水量偏多)放入杯中,读出此时弹簧测力计的示数,并用小桶收集溢出的水;
第四步:测出小桶和排开水的总重力,比较浮力和排开水的重力的关系;
第五步:换用不同质量的小石块,重复上述步骤(多次实验,使结论更具普遍性),记录实验数据。
【记录数据】
次数
①小石块的重力/N
②空桶的重力/N
③弹簧测力计的示数/N
④桶和水总重/N
浮力/N
排开水的重力/N
1
2.0
1.0
1.0
2.0
1.0
1.0
2
2.8
1.0
1.4
2.4
1.4
1.4
3
3.6
1.0
1.8
2.8
1.8
1.8
【实验结论】浸在液体中的物体,受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等。
1. (2023秋•南浔区期中)如图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中浸没在水中的潜水艇,下潜时浮力逐渐变大
B.图B中巨轮从江河驶向海洋的过程中,船体会上浮
C.图C中液体的密度越大,密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球上升时,填充的气体密度比空气大
【解答】解:A、浸没在水中的潜水艇,下潜时排开液体的体积不变,则浮力不变,故A错误;
B、巨轮从江河驶向海洋的过程中,所受浮力不变,但海水的密度变大,所以排开海水的体积会变小,即船体会上浮一些,故B正确;
C、图C中密度计始终漂浮,所受浮力大小始终不变,与液体的密度无关,故C错误;
D、气球上升时,填充的气体密度比空气小,其排开空气的重力大于自身的总重力,所以会上升,故D错误。
故选:B。
2. (2023秋•南浔区期中)关于“压强”和“浮力”知识的应用,下列说法中正确的是( )
A.潜入水中的潜水艇,潜水越深,所受浮力和压强越大
B.轮船从江河驶入到海洋,排水量减少,所受浮力减小
C.水坝的下部总要比上部宽些,这样可以使它承受更大的水压
D.用密度计测量不同液体的密度时,它所受到的浮力是不同的
【解答】解:
A、潜水艇是通过改变自身重力实现上浮下潜的,潜入水中的潜水艇,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知其所受浮力不变,故A错误;
B、轮船无论在河里还是海里,受到的浮力都等于重力,排水量等于轮船满载时的总质量,所以无论从江河驶入大海,还是从大海驶向江河,排水量不变,故B错误;
C、因为水的压强随着深度的增加而增大,故水坝的下部总要比上部建的宽些,以便承受更大的水压,故C正确;
D、密度计是利用漂浮条件制成的,浮力等于其重力,测量不同液体的密度时,它所受到的浮力相等,故D错误。
故选:C。
3. (2023秋•义乌市期末)如图所示,两个体积相同的实心物体甲和乙,用一根轻质细线相连后放入某液体中,静止后恰好悬浮,细线处于绷紧状态。若甲和乙物体的密度分别用ρ甲、ρ乙表示,在液体中受到的浮力分别用F甲、F乙表示,则( )
A.ρ甲>ρ乙 F甲>F乙 B.ρ甲<ρ乙 F甲>F乙
C.ρ甲=ρ乙 F甲=F乙 D.ρ甲<ρ乙 F甲=F乙
【解答】解:甲和乙两个体积相同的实心物体,两个物体都浸没在同一液体中,其排开液体的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知,甲受到的浮力等于乙受到的浮力;根据题意可知,细线处于绷紧状态,甲受到浮力等于甲的重力和拉力之和,乙受到重力等于乙的浮力和拉力之和,如果将细线剪断,则甲受到的浮力大于重力,乙受到的浮力小于重力,则甲将上浮甲将漂浮在液面上,乙会下沉,根据浮沉条件知:甲的密度小于液体的密度。
故选:D。
4. (2024•嘉善县一模)水平桌面上两个底面积相同的容器内盛有甲、乙两种液体,完全相同的小球M、N静止时状态如图所示,已知两容器内液面相平。则小球M排开液体的重力 小球N排开液体的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”,下同),甲液体对容器底部的压力 乙液体对容器底部的压力。
【解答】解:(1)图甲中小球M漂浮,根据物体的浮沉条件可知:小球M受到的浮力F浮M=GM;图乙中小球N悬浮,根据物体的浮沉条件可知:F浮N=GN;小球M、N完全相同,GM=GN,则F浮M=F浮N;,由阿基米德原理可知:小球M排开液体的重力等于小球N排开液体的重力;
(2)小球M漂浮,根据密度大小与浮沉的关系可知:ρM<ρ甲;小球N悬浮,根据密度大小与浮沉的关系可知:ρN═ρ乙;小球M、N完全相同,ρM=ρN,则液体密度ρ乙<ρ甲;因两容器内液面相平,液体深度相等,由液体压强公式可知:甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强;因两容器底面积同,由压强公式可知:甲液体对容器底部的压力大于乙液体对容器底部的压力。
故答案为:等于;大于。
5. (2023秋•海曙区期末)为了探究“浮力大小的影响因素”,小明用装有一定量沙子的玻璃瓶(带有密封盖)开展了如图所示的实验。
猜想1:浮力大小与物体的质量有关
清想2:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想3:浮力大小与液体的密度有关。
(1)为验证猜想1,小明将玻璃瓶中的沙子增加一部分,并擦干瓶外的水,按图A和D的操作得出浮力大小;再重复上述操作多次,若发现 ,可说明猜想1错误;
(2)为验证猜想2,可分析比较 两个实验(填字母);
(3)小明通过实验得到浮力大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。请判断E溶液的密度 水的密度。(填“大于”或“小于”)
【解答】解:(1)为验证猜想1,小明将玻璃瓶中的沙子增加一部分,并擦干瓶外的水,按图A和D的操作得出浮力大小,再重复上述操作多次,若发现浮力不变,可说明猜想1错误;
(2)为了验证猜想2,即探究浮力大小与排开液体的体积关系时,应该控制玻璃瓶的质量和液体密度相同,而改变排开液体的体积,故选实验BC或BD;
(3)根据F浮力=G﹣F拉可知,瓶子在E中受到的浮力大于在水中受到的浮力,而二者排开液体的体积相同。根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,液体E的密度大于水的密度。
故答案为:(1)浮力;不变;(2)BC或BD;(3)大。
6. (2023秋•宁海县期末)一个质量为100g、底面积为50cm2的有圆柱形瓶身的空玻璃瓶,内装10cm高的水,密封后放在水平地面上,如图甲所示。再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后瓶内外液面的高度差如图乙和图丙所示,瓶壁厚度忽略不计。请计算:
(1)图乙中玻璃瓶排开水的体积 (填“大于”、“等于”或“小于”)玻璃瓶内水的体积。
(2)玻璃瓶在水中受到的浮力。
(3)未知液体的密度。
【解答】解:(1)由图乙可知,玻璃瓶排开水的体积大于玻璃瓶内水的体积;
(2)玻璃瓶中水的体积V水=Sh1=50×10﹣4m2×0.10m=5×10﹣4m3,
根据G=mg和ρ可得:G水=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×5×10﹣4m3×10N/kg=5N,
G瓶=m瓶g=0.1kg×10N/kg=1N,
则F浮水=G瓶+G水=1N+5N=6N;
(3)设玻璃瓶的底面积为S,玻璃瓶在水中和在液体中受的浮力相等,F浮水=F浮液,
则ρ水gV排=ρ液gV排′,即:ρ水g(V水+Sh2)=ρ液g(V水+Sh3),
因为水的体积V水=Sh1,图中h1=0.10m,h2=0.02m,h3=0.06m,
解得:ρ液=0.75×103kg/m3。
答:(1)大于;
(2)玻璃瓶在水中受到的浮力为6N;
(3)未知液体的密度为0.75×103kg/m3。
1. (2023秋•温州期中)京杭大运河历史悠久,是我国南北交通的大动脉,如今实现百年来首次全线水流贯通,将为中国的发展再提升一个新高度。根据相关知识回答问题。
京杭大运河是我国仅次于长江的第二条“黄金水道”。运河的通航,促进了沿线城市的迅速发展。在码头运货的轮船,所受的浮力为( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
【解答】解:轮船漂浮在水中,受到的浮力等于重力,由图知,四个力中F1是浮力,方向竖直向上,F3是重力,方向竖直向下,F1=F3,所受的浮力为F1。
故选:A。
2. (2023•桐乡市模拟)取一只瓶口直径略小于乒乓球直径的透明塑料瓶,将瓶底切去后,塑料瓶倒立放置,将乒乓球放入瓶中,且保持瓶口朝下,往塑料瓶里注水,乒乓球静止不动,用手掌堵住瓶口,乒乓球向上运动。演示此实验主要用于( )
A.探究液体压强的特点 B.研究物体的沉浮条件
C.证明大气压强的存在 D.解释浮力产生的原因
【解答】解:往塑料瓶里注水,乒乓球下表面受到的压力为0,上表面受到的水的压力不为0,受到的合力方向向下,乒乓球静止不动;用手掌堵住瓶口,乒乓球浸没水中,因为乒乓球受到的浮力(上下表面产生了压力差)大于重力,乒乓球将向上运动,所以演示此实验主要用于解释浮力产生的原因。
故选:D。
3. (2023秋•拱墅区校级期中)如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
【解答】解:洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力,故ABD错误,C正确;
故选:C。
4. (2024•西湖区校级二模)2023年1月16日,我国首艘具有破冰功能的大型航标船“海巡156”轮(如图)在天津列编,正式投入使用。( )
A.漂浮在海面上时,所受浮力和重力大小相等
B.匀速航行时,受到向前的牵引力故受力不平衡
C.加速破冰时,惯性越来越大
D.卸货过程中,所受浮力不变
【解答】解:A、大型航标船漂浮在海面上时,根据浮沉条件可知,所受浮力和重力大小相等,故A正确;
B、航标船匀速航行时,受到向前的牵引力和阻力作用,受力平衡,故B错误;
C、加速破冰时,惯性不变,故C错误;
D、卸货过程中,船的总重变小,根据漂浮条件,所受浮力变小,故D错误。
故选:A。
5. (2023秋•鹿城区期末)某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是( )
A.潜艇模型实现沉浮的原理和鱼在水中实现浮沉的原理相同
B.潜艇模型是通过注射器改变试管内水面上方气体压强来实现充水和排水的
C.为使潜艇模型的沉浮效果更好,在制作时,应尽量增大进排气管和进、排水管之间的距离
D.在制作潜艇模型时,要保证潜艇模型具有良好的气密性
【解答】解:A、潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜、悬浮和上浮的,鱼是通过改变自身的体积,来改变受到的浮力实现上浮和下潜的,所以A错误;
B、当推动注射器活塞时,模型压强增大,向外排水,可实现上浮;向外拉动活塞时,模型压强减小,向内充水,重力增大,可实现下沉,B正确;
C、增大进排气管和进、排水管之间的距离,可以增大变化的空间,使得潜艇模型的沉浮效果更好,C正确;
D、在制作潜艇模型时,要保证潜艇模型具有良好的气密性,否则无法很好的改变潜艇内的压强实现排水和充水了,D正确。
故选:A。
6. (2023秋•温州期中)京杭大运河历史悠久,是我国南北交通的大动脉,如今实现百年来首次全线水流贯通,将为中国的发展再提升一个新高度。根据相关知识回答问题。
半潜船可以用来运输超大型货物,空载时漂浮于河面(如图甲);装载时需要向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至河面以下(如图乙);将货物拖至甲板上方时,排出水舱中的水,船体重量减小,甲板上浮至河面,完成货物装载(如图丙)。选项中图像能正确表示同一艘半潜船从图甲到图丙受到的浮力变化是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:据图可知,乙图中半载船排开水的体积最大,其次是丙图,甲图排开水的体积最小,液体的密度是相同的,所以据F浮=ρ水gV排可知,乙图中船受浮力最大,其次是丙图,再次是甲图,即浮力大小关系是:F2>F3>F1,从图甲到图丙受到的浮力变化先变大、后变小。故A正确、BCD错。
故选:C。
7. (2023秋•滨江区校级期中)如图所示,两个相同容器都盛满水,甲中有一个体积为50cm3密度为0.5×103/m3 的木块漂浮在水面,下列有关说法正确的是( )
A.木块漂浮时浮力等于自身重力,并有 体积露出水面
B.甲容器对水平桌面的压力大于乙容器对水平桌面的压力
C.木块缓慢下压至浸没的过程中受到的浮力不变
D.木块全部压入水中两容器底部受水的压力和压强都相等
【解答】解:A、因为木块漂浮,受到浮力与重力相等,则F浮=G,即ρ水gV排=ρ木gV,
则V排VVV,所以V露=V﹣V排=VVV,故A错误;
B、两个相同容器都盛满水则容器和水的重力相同,同一物体,则重力相等;当木块漂浮在甲容器里的水面上时,虽然溢出了一些水,但G排=G木,所以,甲容器的总重力不变,由于甲、乙两容器的重力对水平桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的重力之和,所以甲、乙两容器对水平桌面的压力相等,故B错误;
C、由阿基米德原理公式F浮=ρ水gV排可知,当液体密度一定时,V排越大F浮越大。由于木块缓慢下压至浸没的过程中,V排在增大,所以F浮在增大,故C错误;
D、因为把木块全部压入水中时,左边容器中有一些水被溢出,但左边容器中的水的深度不变,由于两个相同容器都盛满水,所以两容器水的深度相同,则根据p=ρgh可知两容器底部受水的压强相等,根据p可得F=pS,则两容器底部受水的压力相等,故D正确。
故选:D。
8. (2023秋•滨江区校级期中)某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①
B.构件受到的重力为0.8×105N
C.构件所受的最大浮力为1.2×105N
D.构件的密度为2.5×103kg/m3
【解答】解:
(1)由图可知,构件在浸入水中的过程是排开的水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②;故A错误;
(2)从乙图中可以看出,当构件完全淹没时受到的浮力小于1.2×105 N;故C错误;
(3)构件完全淹没时,V排=2m×2m×2m=8m3,F2=1.2×105 N;则有:
F浮=G﹣F2,
ρ水gV排=ρgV﹣F2,
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3﹣1.2×105 N
ρ=2.5×103kg/m故D正确;
(4)从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m,构件体积V=8m3,由ρ可得,m=ρV=2.5×103kg/m3×8m3=2×104kg,
则构件的重力G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N;故B错误。
故选:D。
9. (2023•杭州二模)如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球恰好处于水面下,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水温下降到0℃的过程中,若小球的体积始终不变,则小球所受浮力大小的变化情况是( )
A.先不变,后变小
B.先不变,后变大
C.先变大,后变小,沉底后不变
D.先变大,后变小,4℃时最大
【解答】解:因烧杯里盛有6℃的水时,小球恰好悬浮,
所以,小球的密度与此时水的密度相等,受到的浮力和自身的重力相等,
由图象可知:4℃的水的密度最大,6℃的水的密度比0℃时水的密度大,
①当水的温度从6℃降到4℃时,水的密度增大,大于小球的密度,小球缓慢上浮、最后漂浮,无论悬浮还是漂浮,小球受到的浮力和自身的重力相等;
②当水的温度从4℃降到0℃时,水的密度减小,
在水的密度不小于小球的密度时,小球由漂浮变为悬浮,受到的浮力仍和自身的重力相等,
在水的密度小于小球的密度时,小球由悬浮变为下沉,受到的浮力小于自身的重力;
综上可知,小球受到的浮力先不变后变小。故A正确,BCD错误。
故选:A。
10. (2023秋•义乌市月考)科学拓展课上,老师利用玻璃瓶做了两个有趣的小实验:图甲为液体沸腾实验,用酒精灯加热一段时间后,发现烧杯内的水沸腾而玻璃瓶内的水不沸腾。图乙为“浮沉子”实验,当用力挤压矿泉水瓶侧身,“浮沉子”会上浮;松手后,“浮沉子”会下沉。图示使用液体均为水,下列说法正确的是( )
A.图甲实验中,玻璃瓶内水的温度低于烧杯中的水
B.图甲实验中,继续加热一段时间,玻璃瓶内的水也会沸腾
C.图乙实验中,“浮沉子”漂浮时,所受重力等于它受到的浮力
D.图乙实验中,无论怎么挤压矿泉水瓶侧身,“浮沉子”都不可能悬浮在水中
【解答】解:A、图甲实验中,玻璃瓶内水的温度如果小于烧杯中水的温度,则玻璃瓶内水会从烧杯的水中吸收热量,最终到达相同温度后不再发生热传递,故A错误;
B、玻璃瓶内的水的温度能达到沸点,但是由于玻璃瓶内水和烧杯内的水温度相同,则玻璃瓶内水不能继续从烧杯内的水中吸收热量,则继续加热一段时间,玻璃瓶内的水也不会沸腾,故B错误;
C、根据物体的浮沉条件可知,图乙实验中,“浮沉子”漂浮时,所受重力等于它受到的浮力,故C正确;
D、挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉,“浮沉子”下沉过程中,浮力增大,当浮力等于重力,就会悬浮在水中,故D错误。
故选:C。
11. (2023秋•义乌市月考)质量相等的甲、乙、丙三个实心小球,放入水中后,甲球漂浮,乙球悬浮,丙球下沉,位置如图所示,则( )
A.三个小球所排开水的质量m甲<m乙<m丙
B.三个小球所受的浮力F甲=F乙<F丙
C.三个小球的体积是V甲>V乙>V丙
D.三个小球的密度相等
【解答】解:ABC、由图可知,甲漂浮,乙悬浮,丙沉入底部;当物体的重力大于受到的浮力时物体下沉,当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,当物体的重力小于受到的浮力时物体上浮,则F甲=G甲,F乙=G乙,F丙<G丙;三球质量相等,物体的重力相等,所以F甲=F乙>F丙,故B错误;
根据F浮=G排=m排g可知三个小球所排开水的质量m甲=m乙>m丙,故A错误;
根据V可知三个小球所排开水的质量V甲排=V乙排>V丙排,
甲漂浮,乙悬浮,丙沉入底部,故可知三球的体积大小关系为:V甲>V乙>V丙,
故C正确;
D、当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,则ρ甲<ρ乙<ρ丙,故D错误。
故选:C。
12. (2023•临海市校级模拟)小金将一个鸡蛋放入清水中,鸡蛋沉入水底,如图甲,此时鸡蛋受到的浮力为F甲;逐渐向水中加盐,鸡蛋悬浮于水中静止,如图乙,此时鸡蛋所受浮力大小为F乙;继续往水中加盐直到鸡蛋上浮至部分露出水面,如图丙,此时鸡蛋受到的浮力为F丙。下列说法正确的是( )
A.F甲>F乙>F丙 B.F甲>F乙=F丙
C.F甲=F乙=F丙 D.F甲<F乙=F丙
【解答】解:由于图中使用的是同一个鸡蛋,则鸡蛋的重力不变,图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力F甲<G;图乙中鸡蛋悬浮在液体中时,则F乙=G;图丙中鸡蛋漂浮,则F丙=G;所以三种状态下浮力的大小关系是:F甲<F乙=F丙,故D正确。
故选:D。
13. (2023•湖州模拟)如图所示,是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析,全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )
A.冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
【解答】解:AB、冰山漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件可知,冰山所受到的浮力一定等于它所受的重力;根据阿基米德原理可知,冰山受到的浮力等于其排开的水的重力,所以冰山所受的重力等于它排开水所受的重力,故AB错误;
C、冰山熔化一部分后,冰山的密度不变,冰山的密度小于水的密度,所以冰山仍会漂浮在水面上,故C正确;
D、冰山熔化一部分后,冰山的重力减小,冰山漂浮,浮力等于自身的重力,所以冰山受到的浮力变小,根据F浮=ρ液gV排可知,冰山排开水的体积变小,故D错误。
故选:C。
14. (2023秋•仙居县期末)小明自制了一支密度计,将其分别放入盛有液体密度为ρ甲和ρ乙的甲、乙两个容器中,静止时如图所示,密度计在两种液体中受到的浮力大小关系:F甲 F乙;从观察到的现象判断:ρ甲 ρ乙(均选填“>”、“<”或“=”)。
【解答】解:由于是同一个密度计,在两种液体中都漂浮,
根据漂浮条件可知:F甲=G,F乙=G,
则密度计在两种液体中受到的浮力:
F甲=F乙,
根据阿基米德原理可得:
ρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙;
由图可知:V排甲>V排乙;
所以,ρ甲<ρ乙。
故答案为:=;<。
15. (2024•舟山模拟)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。
【解答】解:(1)若本实验装置的气密性良好,则用天平称出整个装置的质量为m1保持不变;
(2)在步骤三中: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,则气球受到的浮力变大,称出整个装置的质量为m2。本实验能验证气球在空气中受到浮力,其依据是m1>m2;
(3)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,空心金属球与的体积明显大于配重的体积,用气泵往密闭玻璃容器内缓慢压入空气,金属球受到空气浮力的作用(比配重受到的浮力大),故观察到金属球会上升,配重下降现象,说明金属球受到空气浮力的作用。
故答案为:(1)用天平称出整个装置的质量为m1保持不变;(2)>;(3)金属球会上升,配重下降。
16. (2023秋•滨江区期末)学习了项目化课程后,小滨自制一支能测液体密度的仪器。如图甲所示,取一根两端开口、粗细厚薄均匀的匀质塑料管MN,N端用合金块封口,再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值,仪器就完成制作。如图乙所示,当仪器竖直漂浮在待测液体中时,液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。已知塑料管长11为30cm,质量m1为3g,塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2;合金块高l2为2cm,质量m2为18g。
(1)求该仪器的重力为多大?
(2)将该仪器竖直漂浮在某液体中,浸没深度为14cm,求液体的密度大小?
【解答】解:(1)该仪器的重力:G=mg=(3×10﹣3kg+18×10﹣3kg)×10N/kg=0.21N;
(2)该仪器竖直漂浮在液体中,则该仪器此时受到的浮力:F浮=G=0.21N,
该仪器浸没在此液体中时,排开液体的体积为:
,
由F浮=ρ液gV排可知,液体密度为:
ρ液1.25×103kg/m3。
答:(1)求该仪器的重力为0.21N;
(2)将该仪器竖直漂浮在某液体中,浸没深度为14cm,液体的密度为1.25×103kg/m3。
17. (2023秋•长兴县校级期末)在科学实践活动中,某活动小组的同学想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20厘米3的橡皮泥做成一艘“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25克的物体,如图所示。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103千克/米3。已知水的密度为1.0×103千克/米3。求:
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少?
(2)这艘橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少?
【解答】解:(1)橡皮泥的体积V=20cm3=2×10﹣5m3,
浸没时V排=V,橡皮泥浸没在水中时所受的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣5m3=0.2N。
(2)物体质量m=25g=0.025kg,
物体重力G=mg=0.025kg×10N/kg=0.25N,
橡皮泥“船”重力G船=m船g=ρ橡Vg=1.5×103kg/m3×2×10﹣5m3×10N/kg=0.3N,
“船”装载最多物体时仍是漂浮状态,则有浮力F'浮=G总=G+G船=0.25N+0.3N=0.55N。
答:(1)橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为0.2N;
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为0.55N。
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