内容正文:
第8讲 浮力
第2节 浮力相关实验浮力法测密度练习
1. (2024山西)小明发现木头在水中是漂浮的,而铁块在水中会下沉,他猜想浮力的大小与浸在液体中的物体的密度有关.为此他进行了如下探究,请你帮助他完成实验.
实验思路:(1)选取体积相同、 不同的物体A和B分别浸没在水中,测出其所受浮力并进行比较.
密度
实验过程:(2)按照实验思路依次进行如图所示的操作,从甲图中可知物体A所受的浮力为 N;观察乙图可知物体B在水中受到的拉力为 _________N,并计算出物体B所受的浮力.
2.8
1.2
实验结论:(3)分析实验数据,可得出初步结论:____________________
_________________________.
浮力的大小与浸在液体中的物体的密度无关
2. 小明想探究浮力的大小与哪些因素有关,于是用弹簧测力计、烧杯、物块、细线和水等器材进行了如下操作:
(1)弹簧测力计调零后,小明将物块挂在弹簧测力计下方测出其重力,将物块移至水平桌面上盛有适量水的烧杯上方,使物块逐渐下降,直至浸没在水中,该过程中弹簧测力计的示数如图所示,则图中物块受到的最大浮力为 N;
2
(2)小明将物块从图2位置下降至图3位置的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时还观察到 ___ ,由此初步分析得出:物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关;物块浸没后继续下降至图4位置的过程中,弹簧测力计的示数保持不变,由此可以得出结论:_______________________________________________.
物体所受浮力的大小与它浸没在液体中的深度无关
烧杯内的水面逐渐上升
3. 小明利用图中的器材探究浮力相关实验,实验操作步骤如下:
①测出空小桶所受的重力G1(图A);
②测出物体所受的重力G(图B);
③将物体逐渐浸入装满水的溢水杯中直至刚好浸没,用空小桶接从溢水杯中被物体排出的水,读出这时测力计的示数F(图C);
④测出小桶与水所受的总重力G2(图D).
(1)物体在步骤③中浸没时所受的浮力F浮= ,物体浸没时排开水所受的重力G排= ,比较F浮和G排的大小,就能初步得出物体受到的浮力和排开的水所受的重力的关系.
(2)若要进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,可取 相同的铁块和铝块,使其浸没在同种液体中,比较浮力的大小.
G2-G1
G-F
体积
4. 爱动脑筋的小蒙设计了一个用排水法测量水晶原石密度的实验,实验步骤如下:
(1)将小桶漂浮在盛满水的溢水杯中,如图A所示;
(2)将水晶原石浸没在水中,用量杯收集溢出的水,如图B所示;
(3)测出溢出水的体积为V1,从水中取出水晶原石,如图C所示;
(4)将水晶原石放入小桶,小桶仍漂浮在水面,用擦干的量杯收集溢出的水,并测得此时溢出水的体积为V2,如图D所示.水晶原石的质量为
___________;被测水晶原石的密度表达式ρ= ;(均用测量量
和已知量符号表示,水的密度用ρ水表示)
(5)在(3)和(4)步骤中,将水晶原石放入小空桶时,有少量水进入小空桶内,测出的水晶原石密度与真实值相比
______(选填“偏大”“不变”或“偏小”).
ρ水(V1+V2)
不变
5. (2024合肥蜀山区二模)某初中物理实验小组设计了一个测量液体的密度的实验,实验器材有:一把刻度尺、装有适量水的水槽和两个完全相同的薄壁圆柱形平底玻璃容器A和B(容器厚度忽略不计),容器的底面积为S;实验步骤如下:
①如图甲所示,向容器A中倒入适量的液体,将容器缓慢的放入水槽中,处于竖直漂浮状态,测出容器A下表面
到水面的距离为h1.
②如图乙所示,从容器A中取出一部分液体,放入另一个放在水平桌面上的玻璃容器B中,测量出容器B内液体深度为h0.
③将装有剩余液体的容器A再次缓慢的放入水槽中,如图丙所示,容器再次处于竖直漂浮状态,测出此时容器A下表面到水面的距离为h2.
请你根据以上信息写出:
(1)甲图和丙图中容器所受的浮力F1和F2的表达式(用h1、h2、S、ρ水表示);
解:(1)根据阿基米德原理可知甲图中容器受到的浮力F1=ρ水gSh1
丙图中容器受到的浮力F2=ρ水gSh2
(2)乙图中容器内液体重力表达式(用h1、h2、S、ρ水表示);
(2)图乙所示容器内液体的重力
G=F1-F2=ρ水gSh1-ρ水gSh2
(3)液体密度ρ液的表达式(用h1、h2、h0、ρ水表示).
(3)图乙所示容器内液体的质量
m′= =ρ水S(h1-h2),
液体密度ρ液=
$$