专题08 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系（新教材）-【同步实验课】2024-2025学年八年级物理下册教材实验大盘点（人教版2024）

实验08 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验目的】 验证阿基米德原理，探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系（）。 【实验器材】 弹簧测力计、物体（ρ物＞ρ液）、溢水杯、小桶、水、盐水等。 【进行实验与收集证据】 （1）用弹簧测力计测出小桶的重力G桶； （2）用弹簧测力计测出物体的重力G物； （3）将溢水杯装满水，再将小桶放在溢水杯的溢水口下，使溢出的水刚好能流入小桶； （4）将物体慢慢放入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，则物体受到的浮力F浮= G物-F； （5）测出小桶和排开的水所受的总重力 G总，则排开的水所受重力 G排=G总-G桶； （6）换用不同质量的物体，重复上述实验步骤，再做几次，并将实验数据填入表格中。 实验次数 G桶/N G物/N F/N F浮/N G总/N G排/N 1 2 3 【注意事项】 （1）溢水杯必须装满水，确保排开的水全部流出。 （2）物体浸入要缓慢，避免水溅出或测力计读数不稳。 （3）避免物体触碰杯壁或杯底，否则会引入额外支持力，导致浮力测量偏大。 （4）排开水的体积测量要精确，使用量筒时视线与液面凹处平齐。 【实验结论】 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的重力。 【典例1】下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景，请根据图示完成下面的填空。 （1）实验中的所用圆柱体的重力为 　4　 N。 （2）在情景图B中存在的错误是 　溢水杯未注满水　 。 （3）纠正错误后，继续实验，在情景C中，圆柱受到的浮力F浮＝　1　 N。 （4）圆柱体排开的水所受的重力G排＝　1　 N。 （5）实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力 　等于　 物体排开水所受到的重力。 （6）纠正错误后，圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中，水对溢水杯底的压强 　保持不变　 （选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”）。 解： （1）由图B可知，实验中的所用圆柱体的重力为4N； （2）圆柱体放入水中前，溢水杯中的水应该满的，否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积，所以，在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水，应改为在溢水杯中装满水； （3）由图C可知，圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数F＝3N， 则圆柱受到的浮力：F浮＝G﹣F＝4N﹣3N＝1N； （4）由图D可知，小桶和水的总重力G总＝1.9N；由图A可知，空小桶的重力G桶＝0.9N， 则圆柱体排开水所受的重力：G排＝G总﹣G桶＝1.9N﹣0.9N＝1N； （5）由（3）（4）可知，浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。 （6）纠正错误后，即溢水杯中的水应该满的，圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程，溢水杯中水的深度不变，由p＝ρgh可知，水对溢水杯底的压强保持不变。 答案：（1）4；（2）溢水杯未注满水；（3）1；（4）1；（5）等于；（6）保持不变。 【典例2】小明所在学习小组在验证“阿基米德定律”的实验中，选择溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材进行实验，具体操作步骤如下： A．测出铁块所受重力G； B．测出空桶所受重力G1； C．将溢水杯中装满水； D．把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，读出测力计示数F； E．测出小桶和被排开水的总重G2； F．记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材 （1）以上步骤中，若得到 　G﹣F＝G2﹣G1　 （填写题中对应数据的字母），说明验证实验是成功的。 （2）若想测量小木板所受浮力和体积的大小，学习小组设计如图的实验：现将小木块挂在弹簧测力计下，测力计示数为F1，再将定滑轮用吸盘固定在烧杯底（滑轮质量不计），弹簧测力计通过定滑轮拉着木块浸没在水中静止时，示数为F2，其中定滑轮的作用是 　改变力的方向　 ，此时木块所受浮力F浮＝　F1+F2　 ，木块的体积V木＝　　 （用字母表示） 解：（1）根据实验数据计算浮力与排开水的重力， 浮力等于铁块重力G减去铁块浸没在水中时弹簧测力计的示数F，即：F浮＝G﹣F； 排开水的重力G排等于桶与水的总重力G2减去空桶的重力G1，即：G排＝G2﹣G1； 比较F浮与G排的大小关系可得：G﹣F＝G2﹣G1； （2）根据定滑轮的特点可知，使用定滑轮，不能省力，只能改变力的方向，所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力，图中所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用，根据平衡力可知，浮力为：F浮＝F1+F2，根据F浮＝ρ水gV排可知， （3）木块的体积为：V木＝V排＝＝。 答案：（1）G﹣F＝G2﹣G1；（2）改变力的方向；F1+F2；。 【训练1】如图所示，为了验证“阿基米德原理”，某同学做了如下实验： （1）如图甲，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力计为T1，小桶与石块的总重记为G，则T1　＝　 G（选填“＞”“＜”“＝”）； （2）如图乙，在溢水杯中盛满水，当石块浸没在水中时，排出的水便流到旁边的小水杯中，将排出的水的重力记为G排； （3）如图丙所示，把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中，弹簧的下端又会到达原来的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力记为T2，则T2　＝　 T1（选填“＞”“＜”“＝”）； （4）通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块受到的浮力F浮与排出水的重力G排之间的关系　T1＝G，T2＝G+G排﹣F浮，且T1＝T2，所以F浮＝G排　 。（要求写出推导过程） 解： （1）弹簧对小桶的拉力计为T1，和小桶和石块的总重是一对平衡力，大小相等， 即T1＝G； （3）在两个拉力的作用下，弹簧伸长到相同的位置，起到相同的效果，所以这两个拉力的关系是：T2＝T1； （4）甲图中，T1＝G； 丙图中，T2＝G+G排﹣F浮； 因为T1＝T2， 所以G＝G+G排﹣F浮，所以F浮＝G排。 答案：（1）＝；（3）＝；（4）T1＝G，T2＝G+G排﹣F浮，且T1＝T2，所以F浮＝G排。 【训练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）小沿同学用弹簧测力计分别测出了空桶A、B的重力，如图甲、乙所示，则桶A重　2　 N，桶B重　1.6　 N （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　2　 N （3）测出桶B和溢出水的总重力，如图丁所示，则桶A排开水的重力为　2　 N （4）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　3　 次，实验中，随着加入沙子越多，桶A浸入水中就越　深　 （选填“深”或“浅”） 次数 1 2 3 4 桶A与沙子的总重量/N 2.4 2.8 3.2 3.4 桶B与水的总重量/N 4.0 4.4 4.6 5.0 （5）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　排开的液体受到的重力　 （6）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　ρ液＝　 （用题中所给和所测物理量的字母表示） 解：（1）由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，甲图中弹簧测力计的示数为2N，即桶A重为2N，乙图中弹簧测力计的示数为1.6N，即桶B重为1.6N， （2）如图丙，小桶A处于漂浮状态，由物体漂浮的条件可知，小桶A受到的浮力与小桶的重力相同，即F浮＝GA＝2N； （3）由图丁可知，小桶B和排开的水的总重力为G总＝3.6N， 所以，小桶A排开的水重：G排＝G总﹣G桶＝3.6N﹣1.6N＝2N； （4）由表格数据可知，桶A与沙子的总重量从2.4N增加到2.8N， 增加量ΔG沙＝2.8N﹣2.4N＝0.4N； 桶A与水的总重量从4N增加到4.4N，增加量ΔG水＝4.4N﹣4N＝0.4N； 即ΔG沙＝ΔG水， 而第3次实验中桶A与沙子的总重量从2.8N增加到3.2N， 增加量ΔG沙＝3.2N﹣2.8N＝0.4N； 桶A与水的总重量从4.4N增加到4.6N，增加量ΔG水＝4.6N﹣4.4N＝0.2N； 即ΔG沙≠ΔG水，故错误的是第3次， 随着加入沙子越多，桶A与沙子的总重力增大，因为漂浮，所以浮力增大， 由F浮＝ρ水gV排可知，排开水的体积增大，则桶A浸入水中就越深。 （5）由图丙可知，空桶A受到的浮力为2N，该物体排开的液体受到的重力 G排＝G总﹣G桶＝3.6N﹣1.6N＝2N； 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排开的液体受到的重力、 （6）装有适量沙子的桶A始终处于漂浮状态，所受浮力等于本身的重力， 则F浮水＝F浮液＝G， 由于V排水＝SH，V排液＝Sh，根据F浮＝ρ液gV排得：ρ水gSh1＝ρ液gSh2， 所以ρ液＝。 答案：（1）2；1.6；（2）2；（3）2；（4）3；深；（5）排开的液体受到的重力； （6）ρ液＝。 1．（2024•济南中考）小东在学习“阿基米德原理”时，发现老师研究的物体都是在液体里下沉的，于是他想用木块验证“漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮是否等于物体排开的液体所受重力的大小G排”。 （1）小东在设计实验时，通过推理得到了一种间接验证的方法。推理过程如下： 因为木块漂浮在水中，所以木块所受浮力的大小F浮等于木块所受重力的大小G木。 若要验证F浮是否等于G排，只需验证 　木块的重力G木是否等于G排　 ，又因为G＝mg，所以只需验证m木是否等于m排，于是，小东找来了电子秤（可直接显示物体质量）、溢水杯和小烧杯进行实验，实验步骤如下： a.用电子秤测量木块的质量m木； b.用电子秤测量小烧杯的质量m杯； c.把木块轻轻放入装满水的溢水杯中，用小烧杯收集从溢水杯中被木块排开的水； d.用电子秤测量小烧杯和排开的水的总质量m总。 （2）实验数据记录如表所示： 研究对象 木块质量 m木/g 小烧杯质量 m杯/g 杯、水总质量 m总/g 排开水的质量 m排/g 木块 80 38 118 分析表格中的实验数据，得出结论：漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮与物体排开的液体所受重力的大小G排　相等　 。 （3）在和同学交流分享时，小华认为以上实验过程可以更加简化，如图乙所示，只需将装满水的溢水杯放在电子秤上，将木块轻轻放入溢水杯的同时用手拿着小烧杯收集排开的水，等溢水杯中不再有水溢出时，拿走小烧杯，若观察到 　电子秤的示数保持不变　 ，即可得到F浮＝G排。 （4）小明梳理小东的推理过程时发现，下沉的物体不能通过“m物是否等于m排”间接验证“F浮是否等于G排”，原因是 　下沉的物体重力大于浮力　 。 解：（1）木块漂浮在水中，故木块所受浮力的大小F浮等于木块所受重力的大小G木。 若要验证F浮是否等于G排，只需验证木块的重力G木是否等于G排，又因为G＝mg，所以只需验证m木是否等于m排； （2）溢出水的质量等于总质量减去空杯的质量，即m排＝m总﹣m杯＝118g﹣38g＝80g，恰好等于木块的质量，故漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮与物体排开的液体所受重力的大小G排相等。 （3）只需将装满水的溢水杯放在电子秤上，将木块轻轻放入溢水杯的同时用手拿着小烧杯收集排开的水，等溢水杯中不再有水溢出时，拿走小烧杯，溢出水的质量与物块质量相等，故电子秤的示数保持不变； （4）下沉的物体重力大于浮力，故不能通过“m物是否等于m排”间接验证“F浮是否等于G排”。 答案：（1）木块的重力G木是否等于G排；（2）80；相等；（3）电子秤的示数保持不变；（4）下沉的物体重力大于浮力。 2．（2023•天津中考）在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究。请你完成下列任务： 【实验探究】 通过图1所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。由实验可得结论：　F浮＝G排　 。这就是阿基米德原理。 【理论探究】 第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图2所示。 第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理。 请你写出推导过程。提示：推导过程中所用物理量需要设定（可在图2中标出）。 【原理应用】 水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器，内装质量为m的液体。现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没（与容器底接触但不密合），整个过程液体未溢出。金属圆柱体静止时所受浮力F浮＝　　 。 解：【实验探究】 由甲、乙两图可知F浮＝G﹣F示＝2N﹣1N＝1N，由丙、丁两图可知 G排＝G总﹣G空＝1.5N﹣0.5N＝1N， 比较可得：F浮＝G排； 【理论探究】设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图： 根据液体压强公式p＝ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强， 根据F＝pS可知液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力，两者之差即为浮力，即F浮＝F2﹣F1＝ρgh2S﹣ρgh1S＝ρg（h2﹣h1）S＝ρghS＝ρgV排＝m排g＝G排； 【原理应用】 设圆柱体静止后液体的高度为h′， 则液体的密度ρ液＝＝， 物体受到的浮力F浮＝G排＝ρ液V排g＝×S2h′g＝。 答案：【实验探究】F浮＝G排； 【理论探究】 设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图： 根据液体压强公式p＝ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强， 根据F＝pS可知液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力，两者之差即为浮力， 即F浮＝F2﹣F1＝ρgh2S﹣ρgh1S＝ρg（h2﹣h1）S＝ρghS＝ρgV排＝m排g＝G排； 【原理应用】。 3．（2024•郑州模拟）某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 （1）先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为　3.8　 N。 （2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为　1.4　 N．石块排开的水所受的重力可由　AD　 （填字母代号）两个步骤测出。 （3）由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力。 （4）为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是　A　 。 A．用原来的方案和器材多次测量取平均值 B．用原来的方案将水换成酒精进行实验 C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验 （5）另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则　能　 （选填“能”或“不能”）得到与（3）相同的结论。 解：（1）由图B可知，弹簧测力计的示数为3.8N，即物体对弹簧测力计的拉力为3.8N， 因为物体间力的作用是相互的，弹簧测力计对物体的拉力也为3.8N； 因为物体处于平衡状态，受拉力和重力是一对平衡力，大小相等，故物体的重力是3.8N； （2）由称重法：知：F浮＝G﹣F示＝3.8N﹣2.4N＝1.4N； 液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力，由图中AD两个步骤测出； （3）根据（2）知F浮＝1.4N；排开液体的重力：G排＝F桶和水﹣F桶＝2.6N﹣1.2N＝1.4N，故可以得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力，即F浮＝G排； （4）本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究型实验，多次测量找普遍规律。 A．测量型实验多次测量取平均值减小误差，此实验为探究型，不能求平均值，故A不合理； B．用原来的方案将水换成酒精进行多次实验，找出普遍规律，故B合理； C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验，找出普遍规律，故C合理； 故选A； （5）只将石块的一部分浸入水中，排开水的体积减小，排开水的重力减小，浮力减小，仍能得出；F浮＝G排。 答案： （1）3.8；（2）1.4；AD；（3）排开液体的重力；（4）A；（5）能。 4．（2024•哈尔滨模拟）小明在验证“阿基米德原理”实验中： （1）用已调零的弹簧测力计，按照图甲中所示顺序进行实验操作，测力计的示数分别为：F1、F2、F3、F4，由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮＝　F1﹣F2　 ， 测得铁球排开水所受的重力表达式为G排＝　F3﹣F4　 （用此题中所给字母表示）； （2）小明预期要获得的结论是：　F1﹣F2＝F3﹣F4　 （用此题中所给字母表示）； （3）在读数正确的情况下，小明由实验数据发现：铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排，而且超出了误差允许的范围，得出此实验结果的原因可能是 　溢水杯中没有装满水（或烧杯中的水未倒干净）　 （写出一条即可）； （4）小明分析发现了此实验操作中存在的问题并加以改正。进一步思考：如果实验中物体没有完全浸没水中，能否验证“阿基米德原理”。正确的观点是 　能　 （选填“能”或“不能”）验证； （5）他又进行了如下深入探究：将溢水杯中注满水放在电子秤上。如图乙所示，其示数为m1，将铁球用细线悬挂轻轻放入水中浸没，待杯中水停止外溢时，如图丙所示，其示数为m2，则m1　＝　 m2（选填“＞”、“＝”、“＜”）。 解： （1）物体的重力是F1，物体浸没在水中弹簧测力计对物体的拉力是F2，物体浸没在水中受到的浮力F浮＝F1﹣F2，物体排开水的重力G排＝F3﹣F4。 （2）由阿基米德原理知，浸在液体中的物体受到浮力大小等于物体排开液体受到的重力，故F浮＝G排，所以F1﹣F2＝F3﹣F4。 （3）如果图甲中溢水杯没有装满水，会导致铁球排开水的重力大于流入小桶中水的重力（即测得的G排偏小），另外，按照图甲中所示顺序进行实验时，可能烧杯中的水未倒干净，此时的示数F4偏大，根据G排＝F3﹣F4可知测得的G排偏小，这些都会造成铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排。 （4）如果实验中物体没有完全浸没水中，物体受到的浮力减小，物体排开水的重力也减小，物体浸在水中的体积大小不影响阿基米德原理的验证。 （5）铁球浸没在水中，铁球受到的浮力F 浮＝G排，物体间力的作用是相互的，则铁球给水的压力F＝F 浮，当铁球浸没在盛满水的溢水杯中，排出水的重力为G排，故电子秤的压力增加了F 浮，又减少了G排，因为F 浮＝G排，故电子秤受到的压力不变，故电子秤示数不变，故m1＝m2。 答案：（1）F1﹣F2；F3﹣F4；（2）F1﹣F2＝F3﹣F4；（3）溢水杯中没有装满水（或烧杯中的水未倒干净）；（4）能；（5）＝。 5．（2024•昆明模拟）某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。 （1）弹簧测力计使用前要先进行 　校零　 。 （2）实验步骤如图1所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮＝　F1﹣F3　 。 （3）以下选项中若 　B　 成立，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 A.F1﹣F2＝F3﹣F4 B.F1﹣F3＝F4﹣F2 C.F3﹣F2＝F1﹣F4 （4）另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋（质量忽略不计）对实验进行改进，装置如图2所示。向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到A的示数逐渐 　变小　 ，B的示数逐渐 　变大　 ，且A、B示数的变化量 　相等　 （选填“相等”或“不相等”）。 （5）比较两种实验方案，改进后的优点是 　BC　 （多选） A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小 B.实验器材生活化，测力计固定、示数更稳定 C.能同步观察测力计A、B示数的变化 解：（1）弹簧测力计使用前指针要指向零刻度线，如果没指向零刻度线，需要校零； （2）由图甲可知物体的重力G＝F1，由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F′＝F3，则物体受到的浮力F浮＝G﹣F′＝F1﹣F3； （3）由图乙可知空烧杯的重力为F2，由图戊可知物体浸没时排开液体与烧杯的总重力为F4，则物体浸没时排开液体的重力G排＝F4﹣F2， 当F浮＝G排即F1﹣F3＝F4﹣F2可知，物体受到浮力的大小与排开液体所受重力相等； （4）如图2所示，向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，重物排开水的体积变大，受到的浮力变大，由称重法F浮＝G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变小， 重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大，即弹簧测力计B的示数越大，薄塑料袋的质量忽略不计时，由阿基米德原理可知，弹簧测力计A、B示数的变化量相等； （5）比较两种实验方案可知，改进后： A.由称重法F浮＝G﹣F′可知，弹簧测力计A的示数等于物体的重力减去受到的浮力，故A错误； B.由图2的实验装置和器材（两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋）可知，实验器材生活化，测力计固定、示数更稳定，故B正确； C.薄塑料袋不计质量，能同步观察测力计A、B示数的变化，从而得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力的关系，故C正确。 答案：（1）校零；（2）F1﹣F3；（3）B；（4）变小；变大；相等；（5）BC。 6．（2024•泰州期末）小明学习了阿基米德原理后，和物理兴趣小组的同学们利用图中的弹簧测力计、体积约为10cm3的实心金属块、细线、大烧杯、小桶、小垫块和水等器材，设计实验验证阿基米德原理。 （1）小明他们首先向老师汇报了自己的实验思路： ①用弹簧测力计分别测出空桶和金属块的重力为G1和G2； ②把大烧杯用小垫块垫起，使右边的溢水口斜向下，在大烧杯中 　装满　 水，过会儿把小桶放在大烧杯的溢水口下方； ③用弹簧测力计吊着金属块使其浸没到大烧杯的水中，记下弹簧测力计示数为F1； ④待大烧杯中的水不再溢出时，用弹簧测力计测出溢出的水和小桶的总重力为F2。 若满足 　G2﹣F1＝F2﹣G1　 （用所测物理量符号表示）等式成立就可以验证阿基米德原理。 （2）老师肯定了他们的实验思路，但提醒他们利用现有实验器材将无法完成实验，请你帮他们分析无法完成实验的原因是：　物体所受浮力为0.1N，弹簧测力计的分度值为0.2N，无法精确得出物体所受浮力　 。 （3）小明他们更换相关器材，顺利完成了实验，实验后小组成员又进行了交流，要验证阿基米德原理，金属块 　不一定　 （选填“一定”或“不一定”）要浸没在水中。 解：（1）实验步骤：①用弹簧测力计分别测出空桶和金属块的重力为G1和G2； ②把大烧杯用小垫块垫起，使右边的溢水口斜向水下，在大烧杯中装满水，过会儿把小桶放在大烧杯的溢水口下方； ③用弹簧测力计吊着金属块使其浸没到大烧杯的水中，记下弹簧测力计示数为F1， ④待大烧杯中的水不再溢出时，用弹簧测力计测出溢出的水和小桶的总重力为F2， 根据称重法可知F浮＝G2﹣F1，排出水的重力G排＝F2﹣G1，根据阿基米德原理可知： F浮＝G排，若满足G2﹣F1＝F2﹣G1等式成立就可以验证阿基米德原理； （2）金属块的体积为10cm3，故排开水的体积为10cm3， 则F浮＝ρ水gV排＝103kg/m3×10N/kg×10×10﹣6m3＝0.1N， 从图中可知弹簧测力计的分度值为0.2N，故无法精确得出物体所受浮力； （3）阿基米德原理适用于所有情况下浮力的计算，要验证阿基米德原理，金属块不一定要浸没在水中。 答案：（1）装满；G2﹣F1＝F2﹣G1；（2）物体所受浮力为0.1N，弹簧测力计的分度值为0.2N，无法精确得出物体所受浮力；（3）不一定。 7．（2024•西安模拟）小华利用如图装置探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。 （1）小华的实验步骤如图1所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和 　丁　 可知物体受到的浮力；若F1﹣F3＝　F4﹣F2　 ，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力相等的关系； （2）实验完成后，小华利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋（质量忽略不计）对实验装置进行了改进，如图2所示。向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到A的示数逐渐 　减小　 ，（选填“增大”“减小”或“不变”）B的示数逐渐增大，且A、B示数的变化量 　相等　 （选填“相等”或“不相等”）。 （3）上述实验完成后，小华还探究了“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”，他用橡皮泥代替实心圆柱体物块，操作步骤如下： A.将橡皮泥做成“碗”状并放入盛水的烧杯中，使其漂浮在水面上，杯中水深h1； B.把橡皮泥从水中取出捏成团状，再放入烧杯中，其下沉至杯底，杯中水深h2； ①由此小华认为：物体受到的浮力与其形状有关，其结论错误的原因是 　没有控制排开液体体积相等　 ； ②橡皮泥第一次受到的浮力 　＞　 （选填“＜”“＝”或“＞”）第二次受到的浮力。 解：（1）由图甲可知物体的重力G＝F1，由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数 F′＝F3，则物体受到的浮力F浮＝G﹣F′＝F1﹣F3； 由图乙可知空烧杯的重力为F2，由图戊可知物体浸没时排开液体与烧杯的总重力为F4，则物体浸没时排开液体的重力G排＝F4﹣F2， 当F浮＝G排即F1﹣F3＝F4﹣F2可知，物体受到浮力的大小与排开液体所受重力相等； （2）如图2所示，向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，重物排开水的体积变大，受到的浮力变大，由称重法F浮＝G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变小， 重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大，即弹簧测力计B的示数越大，薄塑料袋的质量忽略不计时，由阿基米德原理可知，弹簧测力计A、B示数的变化量相等； （3）①由此小华认为：物体受到的浮力与其形状有关，其结论错误的原因是：没有利用控制变量法，即只关注了橡皮泥形状的改变，没有控制排开相同体积的液体； ②由物体的浮沉条件可知，橡皮泥漂浮时F浮1＝G，橡皮泥下沉时F浮2＜G，则F浮2＜F浮1；故第一次受到的浮力大于第二次受到的浮力。 答案：（1）丁；F4﹣F2；（2）变小；相等；（3）没有控制排开液体体积相等；＞。 8．（2024•哈尔滨四模）小玲和小新想要探究“浮力大小与排开液体的质量的定量关系”。 实验次数 石块空气中时弹簧测力计示数F1/N 石块浸没在水中时弹簧测力计示数F2/N 排出水的质量m/kg 1 8 4.8 0.32 2 4.5 2.7 0.18 3 3 1.8 0.12 （1）小玲将石块用细线悬挂在竖直的弹簧测力计的下方，当测力计与物体静止时，记录此时测力计的示数为F1，小玲指出此时测力计的示数即为石块的重力，其依据是：　二力平衡　 。 （2）将溢水杯中装满水，用测力计钩挂石块，使石块浸没在水中，读出此时弹簧测力计的示数为F2，则石块受到的浮力F浮＝ 　F1﹣F2　 （用所测量的物理量表示）。 （3）用托盘天平测量出被石块从溢水杯排到小烧杯中水的质量记为m。换用不同大小的石块多次实验，并将测得的实验数据整理至表格中如表格所示。 （4）请你帮助他们分析实验数据并得到结论。 （5）在本实验完成后，小玲想要进一步测量本实验使用的石块的密度，小新说无需测量，用现有的数据就可以计算得到石块的密度。请你用上面测量得到物理量的符号，写出石块密度的表达式：ρ石＝ 　　 （水的密度用ρ水表示）。 解：（1）图中石块静止受力平衡，重力和弹簧测力计对它的拉力是平衡力，大小相等，故是根据二力平衡的条件测量重力。 （2）当石块浸没在水中时，石块受到重力G、浮力F浮和弹簧测力计的拉力F2，此时石块处于静止状态，根据力的平衡可知，这三个力的关系为G＝F浮+F2， 由（1）得，G＝F1，所以F浮＝F1﹣F2； （4）由（2）得F浮＝F1﹣F2； 由表格信息得，第一次实验F1'＝8N，F2'＝4.8N，则F1浮'＝F1'﹣F2'＝8N−4.8N＝3.2N排出水的质量m1＝0.32kg，则G1排＝m1g＝0.32kg×10N/kg＝3.2N； 即G1排＝F1浮'； 设第二次和第三次受到的浮力分别为F2浮'、F3浮'，排开水的质量分别为G2排、G3排，同理可以得到G2排＝F2浮'，G3排＝F3浮'，所以分析实验数据可以得到结论：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。 （5）由（4）得浮力的大小等于物体排开液体所受的重力，即F浮＝m水g……① 又因为F浮＝F1﹣F2……② 联立①②得，，根据，所以石块的体积 又因为G石＝m石g＝F1，所以，所以石块密度 答案：（1）二力平衡；（2）F1﹣F2；（4）浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力；（5）。 9．（2024•长春二模）小惠学习了阿基米德原理后，做了如下实验，如图所示。器材：弹簧测力计、细线、小烧杯、溢水杯、水、小石块和其它不同的物体（不吸液体，且物体的密度大于液体的密度）。 （1）请画出图甲中小石块所受重力G的示意图。 （2）小惠换用不同的物体或液体按图中甲、乙、丙、丁的顺序进行了多次实验，图丙中溢水杯装满液体，由实验数据得出F浮　＝　 G排。从而验证了阿基米德原理的正确性。若某次实验时，物体没有全部浸没在液体中，则此时F浮　＝　 G排。 （3）图丙步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中（未接触溢水杯），小石块下表面受到的液体压强将 　变大　 ，溢水杯底部受到液体的压强 　不变　 。（选填“变大”“不变”“变小”） （4）图中甲、乙、丙、丁步骤中弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3、F4，液体密度为ρ液，则小石块的密度表达式为 　×ρ液　 （用测得的物理量和已知量表示）。 解：（1）重力方向竖直向下，故重力示意图如下图所示： （2）弹簧测力计一个小格代表0.2N，由图可知，物体重力为3N；烧杯重力为1.6N； 物体浸入液体中，此时弹簧测力计示数为2.6N，烧杯和水的总重力为2.0N； 由甲丙的示数差可得F浮＝0.4N；由乙丁的示数差可得G排＝0.4N；故F浮＝G排；阿基米德原理适用于任何情况，若某次实验时，物体没有全都浸没在液体中，F浮＝G排； （3）小石块逐渐浸入液体过程中，小石块深度发生了变化，小石块下表面受到的液体压强将变大；溢水杯原来是装满液体的，小石块逐渐浸入液体过程中，液体的深度没有变，液体对杯底的压强将不变； （4）根据称重法和阿基米德原理，F浮＝F1﹣F3＝F4﹣F2＝ρ液gV排； 弹簧测力计F1＝ρ石gV物；物体浸没在液体中，V排＝V物； 则石块密度为：ρ石＝×ρ液（或ρ石＝×ρ液） 答案：（1）如上图；（2）＝；＝；（3）变大；不变；（4）×ρ液或×ρ液 10．（2024•泰州二模）某兴趣小组为了验证阿基米德原理，设计并开展了如下的实验： 步骤一：取一个如图甲所示的塑料圆筒和金属圆柱体（塑料圆筒容积和金属圆柱体体积相同），按图乙进行操作，读出弹簧测力计的示数为F1； 步骤二：如图丙所示，向烧杯中加水使金属圆柱体刚好浸没，读出弹簧测力计的示数为F2； 步骤三：如图丁所示，用滴管向塑料圆筒中加满水，调节测力计的悬挂高度，保证金属圆柱体浸没于水中且不与烧杯底部接触，读出弹簧测力计的示数为F3。 （1）如图丙所示，此时金属圆柱体受到的浮力大小为 　F1﹣F2　 （用题中物理量符号表示）。 （2）步骤三完成后，小桶中滴入的水的重等于金属圆柱 　受到的浮力大小　 。 （3）若实验中的测量结果满足 　F3＝F1　 的关系（用题中物理量符号表示），则可以验证阿基米德原理。 （4）另一小组同学用相同的器材完成实验时，测力计未校零就进行了实验，若该小组同学实验中所有的读数均正常，则该小组将发现圆柱体受到的浮力 　等于　 它排开水的重力。（选填“大于”“小于”或“等于”） 解：（1）根据称重法测浮力可知，此时圆柱体受到的浮力为 F浮＝G﹣F2＝F1﹣F2； （2）步骤三完成后，圆柱体的体积等于筒的容积，用滴管向塑料圆筒中加满水，此时调节测力计的悬挂高度，保证金属圆柱体浸没于水中且不与烧杯底部接触，可知小桶中滴入的水的重等于金属圆柱排开液体的重力，即受到的浮力大小。 （3）图乙测出了物体的重力，图丙测量的是物体浸在水中时弹簧测力计的拉力，物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力，物体受到的浮力为F浮＝G物﹣F＝F1﹣F2； 物体排开液体的重力G排＝F3﹣F2；如果满足F3＝F1可以证明阿基米德原理成立。 （4）由于实验过程中，有G排＝F3﹣F2； F浮＝G物﹣F＝F1﹣F2；都是差值法计算的，所以测力计未校零，差值不变，故对实验结果没有影响，则该小组将发现圆柱体受到的浮力等于它排开水的重力。 答案：（1）F1﹣F2；（2）受到的浮力大小；（3）F3＝F1；（4）等于。 11．（2024•九江模拟）小玲和小新在学完《阿基米德原理》这节课后，利用石块进行实验探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 （1）小玲安装如题图甲所示步骤进行实验，正确的测量顺序应该是 　④①②③　 ； （2）图甲②步骤中弹簧测力计示数为 　2.6　 N。石块所受浮力F浮＝　0.4　 N； （3）小玲按照正确顺序完成上述步骤，处理数据时发现F浮≠G排。这是因为 　图甲①中溢水杯中未加满水　 。排除错误后，小玲重新实验，最终得出结论：F浮＝G排； （4）同组的小新提出了一个新方案，他将满水的溢水杯放在升降台C上，用C来调节溢水杯的高度。当小新逐渐调高升降台时，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计A示数的变化量 　等于　 （选填“大于”“小于”或“等于”）弹簧测力计B示数的变化量。在这个过程中电子秤的示数 　不变　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 解：（1）为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力，应先测量空桶的重，然后再测出石块的重力，并直接浸入水中观察测力计的示数，最后测排出的水和小桶的总重，求排出的水的重力．因此，最合理的顺序应为：④①②③； （2）由图②可知，弹簧测力计的一个大格代表1N，一个小格代表0.2N，弹簧测力计示数是2.6N。 在实验步骤②中金属块所受浮力F浮＝G﹣F＝3N﹣2.6N＝0.4N； （3）最初溢水杯中的水未装至溢水口，则石块排开水的只有一部分溢出到桶中，排开水的重力G排减小，所以原因是图甲①中溢水杯中未加满水； （4）重物浸入水中的体积越来越大时，排开液体的体积变大，根据F浮＝ρ液gV排可知，重物受到的浮力变大， 因为F浮＝G﹣F示，所以弹簧测力计A的示数F示＝G﹣F浮变小； 又因为重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大，所以弹簧测力计B的示数变大； 根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等。 （5）其中一个同学每次进行图甲步骤时，都忘记将溢水杯中液体装满，则G排偏小，实验时认为G排＝G溢，因而他会得出F浮＞G排的结论。 答案：（1）④①②③；（2）2.6；0.4；（3）图甲①中溢水杯中未加满水；（4）等于；不变。 12．（2024•北京模拟）在探究物体所受浮力大小与物体排开液体所受重力大小关系的实验中，小明的操作过程如图所示。 实验步骤： ①用轻质细线将物块系好，挂在已调零的弹簧测力计挂钩上，测出物块所受的重力G物；再用弹簧测力计测出小桶所受的重力G桶（如图甲），将数据分别记录在表格中： ②将一定量的水倒入溢水杯中（如图乙）； ③将挂在弹簧测力计挂钩上的物块浸没在溢水杯内的水中，不接触溢水杯，同时用小桶收集溢出的水，物块静止、待溢水杯中的水不再流出时，读出弹簧测力计示数F（如图丙），将数据记录在表格中； ④将步骤③中装有溢出水的小桶挂在弹簧测力计挂钩上，测出小桶和溢出水的总重力G总（如图丁），将数据记录在表格中； ⑤利用测量数据计算出物体所受浮力F浮的大小，并与G排＝G总﹣G桶进行比较。 （1）请补充步骤⑤中的表达式F浮＝　G物﹣F　 。（用上述测量量的符号表示） （2）请指出小明在实验过程中存在的问题：　物体放入水中前溢水杯中的水没有满　 。 （3）小明改正了上述的问题后，重新正确地进行了实验，并通过实验得到F浮与G排的关系。现将物块悬挂在弹簧测力计的挂钩上，使物块逐渐浸入溢水杯中。在此过程中记录了多组物块浸入水中不同体积时弹簧测力计的示数F，及通过测量G排得到物块受到的浮力F浮，最后根据记录的多组数据绘制了如图所示的图像。由图像可知物块所受的重力为 　4　 N。当浮力是2.5N时，弹簧测力计的示数F为 　1.5　 N。 （4）在实验步骤①中，将物块挂在弹簧测力计上，当物块处于静止状态时，测力计的示数等于物块受到重力的大小，请结合所学知识和公式等写出分析推导过程。 解：（1）根据称量法知物体所受的浮力为：F浮＝G物﹣F； （2）物体放入水中前，溢水杯应该是满水的，否则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积，溢出到小桶中的水所受的重力小于物块排开的水所受的重力； （3）当浮力为零时，物体没有浸在水中，弹簧测力计的示数就等于重力，由图像知物体的重力为4N，由图像知当浮力是2.5N时，弹簧测力计的示数F为：F＝G﹣F浮＝4N﹣2.5N＝1.5N； （4）将物块挂在弹簧测力计上，对物块进行受力分析，受重力和弹簧测力计对它的拉力，当物块处于静止状态时，处于平衡状态，由二力平衡条件可知，G＝F拉，由于相互作用力的大小是相等的，弹簧测力计对物块的拉力等于物块对弹簧测力计的拉力，即物块受到重力的大小等于测力计的示数。 答案：（1）G物﹣F；（2）物体放入水中前溢水杯中的水没有满；（3）4；1.5；（4）将物块挂在弹簧测力计上，对物块进行受力分析，受重力和弹簧测力计对它的拉力，当物块处于静止状态时，处于平衡状态，由二力平衡条件可知，G＝F拉，由于相互作用力的大小是相等的，弹簧测力计对物块的拉力等于物块对弹簧测力计的拉力，即物块受到重力的大小等于测力计的示数。 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验08 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验目的】 验证阿基米德原理，探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系（）。 【实验器材】 弹簧测力计、物体（ρ物＞ρ液）、溢水杯、小桶、水、盐水等。 【进行实验与收集证据】 （1）用弹簧测力计测出小桶的重力G桶； （2）用弹簧测力计测出物体的重力G物； （3）将溢水杯装满水，再将小桶放在溢水杯的溢水口下，使溢出的水刚好能流入小桶； （4）将物体慢慢放入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，则物体受到的浮力F浮= G物-F； （5）测出小桶和排开的水所受的总重力 G总，则排开的水所受重力 G排=G总-G桶； （6）换用不同质量的物体，重复上述实验步骤，再做几次，并将实验数据填入表格中。 实验次数 G桶/N G物/N F/N F浮/N G总/N G排/N 1 2 3 【注意事项】 （1）溢水杯必须装满水，确保排开的水全部流出。 （2）物体浸入要缓慢，避免水溅出或测力计读数不稳。 （3）避免物体触碰杯壁或杯底，否则会引入额外支持力，导致浮力测量偏大。 （4）排开水的体积测量要精确，使用量筒时视线与液面凹处平齐。 【实验结论】 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的重力。 【典例1】下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景，请根据图示完成下面的填空。 （1）实验中的所用圆柱体的重力为 　 　 N。 （2）在情景图B中存在的错误是 　 　 。 （3）纠正错误后，继续实验，在情景C中，圆柱受到的浮力F浮＝　 　 N。 （4）圆柱体排开的水所受的重力G排＝　 　 N。 （5）实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力 　 　 物体排开水所受到的重力。 （6）纠正错误后，圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中，水对溢水杯底的压强 （选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”）。 【典例2】小明所在学习小组在验证“阿基米德定律”的实验中，选择溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材进行实验，具体操作步骤如下： A．测出铁块所受重力G； B．测出空桶所受重力G1； C．将溢水杯中装满水； D．把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，读出测力计示数F； E．测出小桶和被排开水的总重G2； F．记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材。 （1）以上步骤中，若得到 　 　 （填写题中对应数据的字母），说明验证实验是成功的。 （2）若想测量小木板所受浮力和体积的大小，学习小组设计如图的实验：现将小木块挂在弹簧测力计下，测力计示数为F1，再将定滑轮用吸盘固定在烧杯底（滑轮质量不计），弹簧测力计通过定滑轮拉着木块浸没在水中静止时，示数为F2，其中定滑轮的作用是 　 　 ，此时木块所受浮力F浮＝　 　 ，木块的体积V木＝ 　 　 （用字母表示） 【训练1】如图所示，为了验证“阿基米德原理”，某同学做了如下实验： （1）如图甲，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力计为T1，小桶与石块的总重记为G，则T1 　 　 G（选填“＞”“＜”“＝”）； （2）如图乙，在溢水杯中盛满水，当石块浸没在水中时，排出的水便流到旁边的小水杯中，将排出的水的重力记为G排； （3）如图丙所示，把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中，弹簧的下端又会到达原来的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力记为T2，则T2　 　 T1（选填“＞”“＜”“＝”）； （4）通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块受到的浮力F浮与排出水的重力G排之间的关系　 　 。（要求写出推导过程） 【训练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）小沿同学用弹簧测力计分别测出了空桶A、B的重力，如图甲、乙所示，则桶A重 　 　 N，桶B重　 　 N （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排开水的重力为　 　 N （4）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与沙子的总重量/N 2.4 2.8 3.2 3.4 桶B与水的总重量/N 4.0 4.4 4.6 5.0 （5）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　 　 （6）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） 1．（2024•济南中考）小东在学习“阿基米德原理”时，发现老师研究的物体都是在液体里下沉的，于是他想用木块验证“漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮是否等于物体排开的液体所受重力的大小G排”。 （1）小东在设计实验时，通过推理得到了一种间接验证的方法。推理过程如下： 因为木块漂浮在水中，所以木块所受浮力的大小F浮等于木块所受重力的大小G木。 若要验证F浮是否等于G排，只需验证 　 　 ，又因为G＝mg，所以只需验证m木是否等于m排，于是，小东找来了电子秤（可直接显示物体质量）、溢水杯和小烧杯进行实验，实验步骤如下： a.用电子秤测量木块的质量m木； b.用电子秤测量小烧杯的质量m杯； c.把木块轻轻放入装满水的溢水杯中，用小烧杯收集从溢水杯中被木块排开的水； d.用电子秤测量小烧杯和排开的水的总质量m总。 （2）实验数据记录如表所示： 研究对象 木块质量 m木/g 小烧杯质量 m杯/g 杯、水总质量 m总/g 排开水的质量 m排/g 木块 80 38 118 分析表格中的实验数据，得出结论：漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮与物体排开的液体所受重力的大小G排　 　 。 （3）在和同学交流分享时，小华认为以上实验过程可以更加简化，如图乙所示，只需将装满水的溢水杯放在电子秤上，将木块轻轻放入溢水杯的同时用手拿着小烧杯收集排开的水，等溢水杯中不再有水溢出时，拿走小烧杯，若观察到 　 　 ，即可得到F浮＝G排。 （4）小明梳理小东的推理过程时发现，下沉的物体不能通过“m物是否等于m排”间接验证“F浮是否等于G排”，原因是 　 　 。 2．（2023•天津中考）在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究。请你完成下列任务： 【实验探究】 通过图1所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。由实验可得结论：　 　 。这就是阿基米德原理。 【理论探究】 第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图2所示。 第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理。 请你写出推导过程。提示：推导过程中所用物理量需要设定（可在图2中标出）。 【原理应用】 水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器，内装质量为m的液体。现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没（与容器底接触但不密合），整个过程液体未溢出。金属圆柱体静止时所受浮力F浮＝　 。 3．（2024•郑州模拟）某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 （1）先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为　 　 N。 （2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为　 　 N．石块排开的水所受的重力可由　 　 （填字母代号）两个步骤测出。 （3）由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于　 。 （4）为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是　 　 。 A．用原来的方案和器材多次测量取平均值 B．用原来的方案将水换成酒精进行实验 C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验 （5）另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则　 　 （选填“能”或“不能”）得到与（3）相同的结论。 4．（2024•哈尔滨模拟）小明在验证“阿基米德原理”实验中： （1）用已调零的弹簧测力计，按照图甲中所示顺序进行实验操作，测力计的示数分别为：F1、F2、F3、F4，由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮＝　 　 ，测得铁球排开水所受的重力表达式为G排＝　 　 （用此题中所给字母表示）； （2）小明预期要获得的结论是：　 　 （用此题中所给字母表示）； （3）在读数正确的情况下，小明由实验数据发现：铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排，而且超出了误差允许的范围，得出此实验结果的原因可能是 　 　 （写出一条即可）； （4）小明分析发现了此实验操作中存在的问题并加以改正。进一步思考：如果实验中物体没有完全浸没水中，能否验证“阿基米德原理”。正确的观点是 　 　 （选填“能”或“不能”）验证； （5）他又进行了如下深入探究：将溢水杯中注满水放在电子秤上。如图乙所示，其示数为m1，将铁球用细线悬挂轻轻放入水中浸没，待杯中水停止外溢时，如图丙所示，其示数为m2，则m1　 　 m2（选填“＞”、“＝”、“＜”）。 5．（2024•昆明模拟）某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。 （1）弹簧测力计使用前要先进行 　 　 。 （2）实验步骤如图1所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮＝　 　 。 （3）以下选项中若 　 　 成立，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 A.F1﹣F2＝F3﹣F4 B.F1﹣F3＝F4﹣F2 C.F3﹣F2＝F1﹣F4 （4）另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋（质量忽略不计）对实验进行改进，装置如图2所示。向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到A的示数逐渐 　 　 ，B的示数逐渐 　 　 ，且A、B示数的变化量 　 　 （选填“相等”或“不相等”）。 （5）比较两种实验方案，改进后的优点是 　 　 （多选） A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小 B.实验器材生活化，测力计固定、示数更稳定 C.能同步观察测力计A、B示数的变化 6．（2024•泰州期末）小明学习了阿基米德原理后，和物理兴趣小组的同学们利用图中的弹簧测力计、体积约为10cm3的实心金属块、细线、大烧杯、小桶、小垫块和水等器材，设计实验验证阿基米德原理。 （1）小明他们首先向老师汇报了自己的实验思路： ①用弹簧测力计分别测出空桶和金属块的重力为G1和G2； ②把大烧杯用小垫块垫起，使右边的溢水口斜向下，在大烧杯中 　 　 水，过会儿把小桶放在大烧杯的溢水口下方； ③用弹簧测力计吊着金属块使其浸没到大烧杯的水中，记下弹簧测力计示数为F1； ④待大烧杯中的水不再溢出时，用弹簧测力计测出溢出的水和小桶的总重力为F2。 若满足 　 　 （用所测物理量符号表示）等式成立就可以验证阿基米德原理。 （2）老师肯定了他们的实验思路，但提醒他们利用现有实验器材将无法完成实验，请你帮他们分析无法完成实验的原因是：　 　 。 （3）小明他们更换相关器材，顺利完成了实验，实验后小组成员又进行了交流，要验证阿基米德原理，金属块 　 　 （选填“一定”或“不一定”）要浸没在水中。 7．（2024•西安模拟）小华利用如图装置探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。 （1）小华的实验步骤如图1所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和 　 　 可知物体受到的浮力；若F1﹣F3＝　 　 ，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力相等的关系； （2）实验完成后，小华利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋（质量忽略不计）对实验装置进行了改进，如图2所示。向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到A的示数逐渐 　 　 ，（选填“增大”“减小”或“不变”）B的示数逐渐增大，且A、B示数的变化量 　 　 （选填“相等”或“不相等”）。 （3）上述实验完成后，小华还探究了“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”，他用橡皮泥代替实心圆柱体物块，操作步骤如下： A.将橡皮泥做成“碗”状并放入盛水的烧杯中，使其漂浮在水面上，杯中水深h1； B.把橡皮泥从水中取出捏成团状，再放入烧杯中，其下沉至杯底，杯中水深h2； ①由此小华认为：物体受到的浮力与其形状有关，其结论错误的原因是　 ； ②橡皮泥第一次受到的浮力　 （选填“＜”“＝”或“＞”）第二次受到的浮力。 8．（2024•哈尔滨四模）小玲和小新想要探究“浮力大小与排开液体的质量的定量关系”。 实验次数 石块空气中时弹簧测力计示数F1/N 石块浸没在水中时弹簧测力计示数F2/N 排出水的质量m/kg 1 8 4.8 0.32 2 4.5 2.7 0.18 3 3 1.8 0.12 （1）小玲将石块用细线悬挂在竖直的弹簧测力计的下方，当测力计与物体静止时，记录此时测力计的示数为F1，小玲指出此时测力计的示数即为石块的重力，其依据是：　 　 。 （2）将溢水杯中装满水，用测力计钩挂石块，使石块浸没在水中，读出此时弹簧测力计的示数为F2，则石块受到的浮力F浮＝ 　 　 （用所测量的物理量表示）。 （3）用托盘天平测量出被石块从溢水杯排到小烧杯中水的质量记为m。换用不同大小的石块多次实验，并将测得的实验数据整理至表格中如表格所示。 （4）请你帮助他们分析实验数据并得到结论。 （5）在本实验完成后，小玲想要进一步测量本实验使用的石块的密度，小新说无需测量，用现有的数据就可以计算得到石块的密度。请你用上面测量得到物理量的符号，写出石块密度的表达式：ρ石＝ 　 　 （水的密度用ρ水表示）。 9．（2024•长春二模）小惠学习了阿基米德原理后，做了如下实验，如图所示。器材：弹簧测力计、细线、小烧杯、溢水杯、水、小石块和其它不同的物体（不吸液体，且物体的密度大于液体的密度）。 （1）请画出图甲中小石块所受重力G的示意图。 （2）小惠换用不同的物体或液体按图中甲、乙、丙、丁的顺序进行了多次实验，图丙中溢水杯装满液体，由实验数据得出F浮　 　 G排。从而验证了阿基米德原理的正确性。若某次实验时，物体没有全部浸没在液体中，则此时F浮　 　 G排。 （3）图丙步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中（未接触溢水杯），小石块下表面受到的液体压强将 　 　 ，溢水杯底部受到液体的压强 　 　 。（选填“变大”“不变”“变小”） （4）图中甲、乙、丙、丁步骤中弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3、F4，液体密度为ρ液，则小石块的密度表达式为　 （用测得的物理量和已知量表示）。 10．（2024•泰州二模）某兴趣小组为了验证阿基米德原理，设计并开展了如下的实验： 步骤一：取一个如图甲所示的塑料圆筒和金属圆柱体（塑料圆筒容积和金属圆柱体体积相同），按图乙进行操作，读出弹簧测力计的示数为F1； 步骤二：如图丙所示，向烧杯中加水使金属圆柱体刚好浸没，读出弹簧测力计的示数为F2； 步骤三：如图丁所示，用滴管向塑料圆筒中加满水，调节测力计的悬挂高度，保证金属圆柱体浸没于水中且不与烧杯底部接触，读出弹簧测力计的示数为F3。 （1）如图丙所示，此时金属圆柱体受到的浮力大小为 　 　 （用题中物理量符号表示）。 （2）步骤三完成后，小桶中滴入的水的重等于金属圆柱 　 　 。 （3）若实验中的测量结果满足 　 　 的关系（用题中物理量符号表示），则可以验证阿基米德原理。 （4）另一小组同学用相同的器材完成实验时，测力计未校零就进行了实验，若该小组同学实验中所有的读数均正常，则该小组将发现圆柱体受到的浮力 　 　 它排开水的重力。（选填“大于”“小于”或“等于”） 11．（2024•九江模拟）小玲和小新在学完《阿基米德原理》这节课后，利用石块进行实验探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 （1）小玲安装如题图甲所示步骤进行实验，正确的测量顺序应该是 　 　 ； （2）图甲②步骤中弹簧测力计示数为 　 　 N。石块所受浮力F浮＝　 　 N； （3）小玲按照正确顺序完成上述步骤，处理数据时发现F浮≠G排。这是因为 　 　 。排除错误后，小玲重新实验，最终得出结论：F浮＝G排； （4）同组的小新提出了一个新方案，他将满水的溢水杯放在升降台C上，用C来调节溢水杯的高度。当小新逐渐调高升降台时，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计A示数的变化量　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）弹簧测力计B示数的变化量。在这个过程中电子秤的示数　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．（2024•北京模拟）在探究物体所受浮力大小与物体排开液体所受重力大小关系的实验中，小明的操作过程如图所示。 实验步骤： ①用轻质细线将物块系好，挂在已调零的弹簧测力计挂钩上，测出物块所受的重力G物；再用弹簧测力计测出小桶所受的重力G桶（如图甲），将数据分别记录在表格中： ②将一定量的水倒入溢水杯中（如图乙）； ③将挂在弹簧测力计挂钩上的物块浸没在溢水杯内的水中，不接触溢水杯，同时用小桶收集溢出的水，物块静止、待溢水杯中的水不再流出时，读出弹簧测力计示数F（如图丙），将数据记录在表格中； ④将步骤③中装有溢出水的小桶挂在弹簧测力计挂钩上，测出小桶和溢出水的总重力 G总（如图丁），将数据记录在表格中； ⑤利用测量数据计算出物体所受浮力F浮的大小，并与G排＝G总﹣G桶进行比较。 （1）请补充步骤⑤中的表达式F浮＝　 　 。（用上述测量量的符号表示） （2）请指出小明在实验过程中存在的问题：　 　 。 （3）小明改正了上述的问题后，重新正确地进行了实验，并通过实验得到F浮与G排的关系。现将物块悬挂在弹簧测力计的挂钩上，使物块逐渐浸入溢水杯中。在此过程中记录了多组物块浸入水中不同体积时弹簧测力计的示数F，及通过测量G排得到物块受到的浮力F浮，最后根据记录的多组数据绘制了如图所示的图像。由图像可知物块所受的重力为 　 　 N。当浮力是2.5N时，弹簧测力计的示数F为 　 　 N。 （4）在实验步骤①中，将物块挂在弹簧测力计上，当物块处于静止状态时，测力计的示数等于物块受到重力的大小，请结合所学知识和公式等写出分析推导过程。 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$