专题04 浮力大小影响因素及应用实验—备战2025年中考二轮复习 课本实验及拓展延伸（浙教版）

专题04 浮力大小影响因素及应用实验 一、浮力大小的影响因素 1、液体密度 根据阿基米德原理，浮力 F=ρ液.g.V排，其中 ρ液为液体密度。液体密度越大，相同排开体积下浮力越大。 应用实例：盐水密度大于淡水，因此物体在盐水中更易漂浮；热气球利用热空气密度小于冷空气实现升空。 2、 排开液体的体积 物体浸入液体的体积 V排越大，浮力越大。例如，船舶通过增大底面积（即增大 V排） 来承载更多重量。 实验验证：将同一物体浸入液体中不同深度，测量浮力变化（如弹簧秤法）。 3、重力加速度 浮力公式中的 g为重力加速度。在不同星球或高度下，g的变化会导致浮力差异。 实际意义：地球表面 g 变化微小，实验中通常视为常数。 4、物体形状 形状间接影响浮力，通过改变浸入液体的难易程度或稳定性。例如，流线型物体更容易完全浸入，但浮力仍由 V排决定。 实验设计：对比相同体积的实心球与空心盒在液体中的浮沉情况。 二、应用实验的实验原理 1、验证阿基米德原理 实验步骤： ① 用弹簧秤测物体在空气中的重量 W空； ② 将物体浸入液体，测拉力 F，计算浮力 F=W空−F ③ 用量筒测物体排开液体的体积 V排，计算 ρ液.g.V排，验证​。 结论：浮力与排开液体的重量相等。 2、浮力与液体密度关系 实验设计：在不同密度液体（如水、盐水、酒精）中测量同一物体的浮力，绘制曲线。 应用：解释船舶在不同水域的吃水深度差异。 3、浮力与物体密度关系 实验对比： 密度小于液体的物体（如木块）漂浮，浮力等于重力； 密度大于液体的物体（如铁块）下沉，浮力小于重力。 拓展：潜艇通过调节水舱水量改变自身密度实现浮沉。 三、实验设计的关键点 1、控制变量法 固定液体密度，改变浸入体积（如逐步压入物体）；固定浸入体积，更换不同密度液体。 2、测量精度 使用高精度弹簧秤或电子天平；排水法需确保液体无残留（如用溢水杯）。 3、误差分析 液体表面张力、黏性阻力对小物体的影响；物体形状导致的局部压强差异。 一、浮力核心知识点总结 1、浮力产生原因：物体上下表面受到液体的压力差（F浮 = F下 - F上）。 2、阿基米德原理： 公式：F浮 = ρ液gV排 关键点：浮力大小仅与液体密度（ρ液）和排开液体体积（V排）有关，与物体密度、形状、浸没深度无关。 3、物体浮沉条件： F浮 > G物 → 上浮（最终漂浮，F浮' = G物） F浮 = G物 → 悬浮（可停留在液体任意深度） F浮 < G物 → 下沉（最终沉底） 二、常见实验探究题型及解题技巧 题型1：探究浮力大小的影响因素 答题步骤： 1、明确变量： 自变量（改变的量）：如浸入深度、液体密度等。 因变量（测量的量）：弹簧测力计示数变化（F浮 = G物 - F示）。 控制变量：物体体积、液体种类等。 2、实验结论： 浮力与浸入深度无关（完全浸没后V排不变）； 浮力与ρ液、V排成正比。 题型2：验证阿基米德原理 实验设计： 1、用弹簧测力计测物体重力G； 2、测浸入液体后的示数F； 3、计算F浮 = G - F； 4、收集排开液体重力G排（用量筒测V排，或溢水杯法）。 关键点： 若F浮 = G排，则验证阿基米德原理成立。 误差分析：物体触碰容器壁、未完全浸没、液体未静止等。 题型3：浮沉条件应用 答题技巧： 漂浮时：F浮 = G物，浮力相等（因G物不变）； 沉底时：ρ液越大，F浮越大（因V排相同，ρ液gV排决定浮力）。 三、易错点与避坑指南 1、混淆V排与V物：V排是浸入液体部分的体积，漂浮时V排 < V物。 2、忽略单位统一：ρ液单位常用g/cm³或kg/m³，计算时注意与g（9.8 N/kg）匹配。 3、错误理解“深度”影响：完全浸没后，浮力与深度无关（除非液体密度变化）。 四、答题模板 实验结论题：“通过实验数据可知，当______（自变量）增大时，（因变量）（变化趋势），说明浮力大小与______有关/无关。” 比较浮力大小：“根据F浮 = ρ液gV排，A情况下ρ液/V排较大，因此A的浮力更大。” 1．（2025·舟山月考）根据生活常识，同学们对影响浮力大小的因素做出了猜想： 絮识 绣忍 常识一：木头浮在水面，铁钉沉在水底 猜想一：浮力大小可能与物体的密有关 常识二：鸡蛋在清水中下沉，在浓盐水中上浮 猜想二：浮力大小可能与液体的密度有关 常识三：人从泳池浅水区走向深水区，感觉身体变轻 猜想三： （1）根据常识三. 请你提出猜想：　 　。 （2）为了验证上述猜想，同学用装有沙子的密封玻璃瓶做了如下实验(实验步骤如图所示)： ①步骤 A 中弹簧测力计的读数为　 　牛， ②根据A、C、E三组实验，可以得出浮力的大小跟　 　有关。 ③为验证猜想一，该同学将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度，接着仿照步骤D进行实验，发现测力计示数小于1.8N。依据此数据能否验证猜想一?并说明理由，　 　 . 2．（2025·鄞州模拟）某项目小组利用硬质塑料瓶制作潜水艇，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉，模型如图甲。 （1）为实现潜水艇的上浮，小组同学的操作是：　 　，从而排出水舱内的水，实现上浮； （2）如图乙所示，潜水艇完成从B到A上浮的过程，其浮力变化情况是　 　 ； （3）已知某小组同学采用的材料总质量0.5kg，体积650cm3，现有100mL和200mL两种规格的注射器，请通过计算说明应该选择哪种规格的注射器能实现在水中悬浮　 　 。 3．（2025九下·温州模拟）小明在学习“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“浮力大小F浮是否等于木块排开液体受到的重力G排”。 （1）小明先通过推理验证：因木块票存在水面，木块所受浮力 F浮等于重力G木。若要验证F浮等于G排，只需验证　 　，又因为G=mg，所以只需验证 m木等于m排于是，小明进行如下实验： a.用电子秤测出木块质量m木； b.用电子秤测出小烧杯质量m杯； c.将木块轻轻放入装满水的溢水杯中，用小烧杯收集木块排开的水； d.用电子秤测出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米/克 小烧杯质量m杯/克 杯和水总质量m总/克 排开水的质量 mm/克 木块 80 38 118 a 表格中 a=　 　。 （3）小华认为可按图乙简化实验：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，用手拿着小烧杯全部收集排出的水。若观察到　 　，即可得到 （4）小华还发现，下沉的物体不能通过“m物=m排”间接验证‘ 原因是　 　。 4．（2022·浙江模拟）(四川绵阳中学提前招生)取一根火柴，在火柴头处绕上细铜丝，放入盛水的大可乐瓶中，使火柴恰能直立，刚好浸没水中，如图所示。然后，盖上瓶盖，用手挤压瓶体，火柴下沉；松开手后，火柴又上浮。以下是同学们对这一现象的解释： 解释1：手挤压瓶体，水的密度变大，火柴下沉；松手时，水的密度减小，火柴上浮。 解释2：手挤压瓶体，水中压强增大，对火柴向下的压力也增大，火柴便下沉；反之，火柴便上浮。 解释3：木材做成的火柴梗会吸水，在水中一段时间后，吸水速度会很慢，达到接近饱和的状态。手挤压瓶体，水中压强增大，火柴梗又开始吸水，重力增大，火柴便下沉；反之，火柴便上浮。 （1）经过讨论，同学们马上否定了“解释1”，你认为他们否定的理由是　 。 （2）接着，小柯做了以下实验：另取一根火柴，使其表面裹上一层防渗水的石蜡，重复上述实验。他试图验证上述的哪个解释? 　 　。如果所验证的解释正确，他将观察到的现象是 　。 5． （2023·路桥会考） （1）如图1，工厂师傅给一立方体工件A外表浸油，B为与工件固定相连的轻质硬杆，工件底面与油面的距离为h，在硬杆上施加的力为F，F与h的大小关系如图2所示。聪明的小明根据图像算出了油的密度为　 　。 （2）好奇的小明把一个相同的工件拿到一个透明大水桶的水面上，放手后发现工件在水中下沉，下沉到一定深度开始匀速。经查阅资料得知：当物体从液体中下沉时，液体阻力会随速度增大而增大，因此物体下沉一段距离后将匀速下落，物体匀速下落时的速度称为终极速度。在探究小组成员和老师的协助下，小明对球形物体的下沉运动做了记录，发现，在相同环境条件下，球形物体的终极速度仅与球的半径和质量有关，整理的实验数据如表：请你对表中数据认真分析，回答下列问题： 小球编号 A B C D E 小球的半径（×10﹣2m） 0.2 0.2 0.6 0.8 0.2 小球的质量（×10﹣6kg） 2 6 54 96 12 小球的终极速度（m/s） 2 6 6 6 12 ①A球与C球在达到终极速度时所受的空气阻力之比为　 　； ②球型物体所受的空气阻力f与球的速度的关系为　 　； ③球型物体所受的空气阻力f与球的半径的关系为　 　。 6．（2023·婺城二模）学习了浮力知识后，学校开展自制潜水器比赛。 【产品设计】项目小组利用硬质塑料瓶制作潜水艇，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉，模型如图甲。 【检验产品】如表为该小组制定的自制潜水艇评价量表： 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一： 功能仓分区设计 生活舱和水舱独立分开，生活舱不进水且总体积占比2/3 以上 生活舱和水舱独立分开，生活舱不进水， 但生活舱较小 生活舱和水舱没有独立分开 指标二： 浮沉情况 　 水舱空气体积精准度控制一般， 基本能实现沉浮 浮沉控制不准确或不能实现沉浮 指标三： 成品外形 成品简洁美观 成品较复杂美观度一般 成品复杂不美观 （1）请在上面表格指标二中填入“优秀”的相应评价内容 　 　。 （2）如图乙所示，为使潜水艇完成从 B 到A 的上浮过程，小组同学的操作是　 　(填“向外拉动”或“向内推动”)注射器活塞，从而排出水舱内的水，实现上浮。 （3）图乙中潜水艇从A 到B下沉的过程中，其受到浮力的变化情况是　 　。 （4）小组同学设计了右表所示的四种工作舱和水舱体积比的方案。已知该小组同学采用的材料总质量0.7kg，体积1000cm3，最终他们根据设计要求并通过计算选择方案　 　(填序号)进行实施。 方案 生活舱总体积/cm3 水舱体积/cm3 1 720 280 2 700 300 3 680 320 4 650 350 7．（2024·龙港模拟）某学习小组自制“浮力秤”，用来称量物体的质量，如图甲所示。它是由浮体和外筒构成的，浮体包括小筒和秤盘。已知小筒的质量为50g，筒内装入100g的细砂，底面积为 可浸入水中的最大深度为20cm，秤盘的质量为10g，外筒是足够高的透明大筒，容器壁厚度可忽略不计。 （1）小筒内装入细沙的作用是　 　。 （2）小筒上的零刻度线距小筒底部的距离h是多少? （3）下表是“浮力秤”模型评价量表，请选择任意一个指标进行评价，并说明理由。 “浮力秤”模型评价量表 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 刻度均匀 刻度不均匀 没有刻度 指标二 最大量程超过500克 最大量程在300-500克 最大量程小于300克 8．（2024·上虞模拟）小虞同学尝试制作简易密度计。 （1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能竖直　 　(选填“漂浮”、 “悬浮”或“下沉”)在液体中。 （2）将吸管放到水中如图(a)所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图(b)所示，测得浸入的长度为h。用 ρ水、ρ液分别表示水和液体的密度，则 ρ水　 　ρ液(选填“=”、 “>”或“<”)，此外h与ρ水、ρ液及H的关系式为h=　 　 （3）小虞根据图(a)在吸管上标出 1.0 刻度线(单位 g/cm3，下同)，再利用上述关系式进行计算，标出了08、0.9、1.1、1.2 的刻度线(图中未画出)。结果发现相邻刻线的间距　 　(选填“均匀”或“不均匀”)。 （4）小虞用这个自制密度计测量食用油密度时出现了图(c)所示的情形，无法得出结果。请你根据经验或思考，在不更换食用油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试：　 　。 9．（2024·东阳模拟）某项目化学习小组设计并制作了1.0版潜水艇，如图甲所示． 【产品1测试】测试过程中发现了以下问题： ①潜水艇在水中能实现上浮和下沉，但无法前进和后退； ②潜水艇外部连接软管，上下运动范围受到软管长度限制． 【产品2制作】为解决上述问题，设计并制作了2.0版潜水艇，实现迭代升级，如图乙所示． 【原理研究】 ①通过改变电动机1的转动方向，实现推、拉注射器的活塞，完成注射器的进水和排水； ②通过改变电动机2的转动方向，带动螺旋桨顺、逆时针转动，实现潜水艇前进和后退． （1）启动电动机2，调节螺旋浆转动方向，使潜水艇向前或向后运动．使潜水艇前进或后退，涉及到哪些力学原理？　 　（写出一点即可）； （2）1.0版潜水艇和2.0版潜水艇都能通过推拉注射器活塞实现上浮和下沉，若要使漂浮在水面的潜水艇下沉，应　 　（填“向左推”或“向右拉”）注射器活塞； （3）【产品2测试与改进】 启动电动机1使活塞运动，潜水艇却始终无法完全下沉．检查模型各零件均完好无损，请利用所学知识为2.0版潜水艇提出改进措施：　 　； （4）【产品应用】改进后，成功模拟了潜水艇的各种运动．前30秒，潜水艇从漂浮状态缓缓下降，直至恰好完全浸没；30秒~60秒，潜水艇下沉至某一深度；60秒~150秒，潜水艇缓缓上升直至浮出水面到某一位置；150秒后，潜水艇漂浮在水面静置不动．请在图中画出潜水艇运动时的浮力变化情况． 10．（2024·余杭模拟）血红蛋白的含量是血液是否达标的一项重要指标，医生常用“硫酸铜目测法”来测定。为了验证该方法是否有效，某兴趣小组取了甲、乙、丙三种已知血红蛋白含量的多个血液样本做实验。测定步骤：①在烧杯中加入一定体积的标准硫酸铜溶液；②用滴管取新鲜血液在距硫酸铜溶液上方一定的“滴落高度”处将一滴血液轻轻滴入（如图甲），血滴中应不含有气泡；③记录血滴下沉到烧杯底部所需要的时间t。测定实验数据如下表： 　 血红蛋白含量 滴落高度（厘米） 平均下沉时间t（秒） 甲 高 1 小于10 乙 较高 1 10-15之间 丙 低 1 大于15 （1）完成测定步骤（配制标准硫酸铜溶液除外）需要用到的测量工具有　 　。 （2）分析数据，支持硫酸铜目测法测量血液中血红蛋白的含量有效的推论是：　 。 （3）步骤③强调血滴不应含有气泡，请分析其中原理：　 　。 11．（2024·滨江模拟）（物）校园科技节举行自制潜水器项目比赛。图甲为某项目化小组设计的潜水器模型，其材质为硬质塑料瓶，塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成，两个舱之间密封不连通，注射器与水舱通过塑料软管相连，移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量，实现潜水艇的沉浮。 （1）设计要求： 潜水器可以在水中实现上浮、悬浮、下沉三个模式相互切换。 为保证潜水艇正常工作，应尽可能提高工作舱的体积。 ①如图甲位置，向外拉动注射器活塞，则潜水器将　 　（选填“上浮”或“下沉”）。 ②已知该小组同学采用的材料总质量为0.5千克，体积为800厘米3。他们设计了四种方案的工作舱和水舱的体积，如表格所示。请根据设计要求，选择最合适的方案　 　。（g取10N/kg） 1 550 250 2 500 300 3 480 320 4 450 350 ③图乙为潜水器的横截面示意图。某次潜水器沉浮测试过程中，潜水器经过的几个位置如图丙，O点开始向水舱内注水，潜水器开始下沉；A点向外排尽水舱中的水；B点潜水艇顶端恰好到达水面；C点潜水器弧形部分恰好露出水面；D点为潜水器最后停在水面的位置。请在图丁中画出潜水器上浮过程中浮力随上升位置变化的曲线　 　。 12．（2024九下·柯桥月考）善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。 （1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝　 　（用给出的物理量表示）。 （2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。 ①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是 　 　Ω。 ②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。 （3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时计的密度为1.1×103kg/m3。杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m。则合金的密度是 　 　kg/m3（g取10N/kg）。 13．兴趣小组的同学们利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理，实验过程如图所示。（细线的质量和体积均忽略不计） （1）同学们发现溢水杯中未装满水，如图甲所示，这样实验会使测得的溢出水的重力　 　（填“偏大”或“偏小”）。 （2）溢水杯装满水后，将物块浸没在水中，如图乙所示，此时物块受到的浮力为　 　牛，物块受到的浮力大小与它排开的水所受的重力大小　 　。 （3）继续实验，将物块浸没在装满酒精的溢水杯中，如图丙所示，发现F5>F3，说明物块受到的浮力大小与液体的密度有关。换用酒精再次实验的目的是　 　(填“减小误差”或“寻找普遍规律”）。 14． (2022·枣庄)小李同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。 （1） 实验步骤如图 (a) 所示， 甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为 ， 物体受到的浮力 　 　。 （2）小李利用三个不同物体 进行实验探究， 实验数据如下表： 物体 物重G/N 物体浸没在水中测力计的示数F/N 空桶重G0/N 浮力F浮/N 桶与排开水的总重G1/N 排开水重G排/N a 1.2 0.7 0.5 0.6 1.1 0.5 b 2 1.4 0.6 0.6 1.2 0.6 c 2.4 1.7 0.7 0.6 1.2 0.6 分析表中物体 的实验数据， 小李得出的结论是：　 　。 （3）小李在探究物体 所受浮力的实验中， 排除各种测量误差因素的影响， 发现物体 排开的重力明显小于它所受浮力， 请分析实验操作中造成这种结果的原因： 　。 （4）小张利用身边的器材对小李的实验进行改进： 两个相同的弹簧测力计 和 、重物、溢水杯 (由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯 (质量忽略不计)等器材， 装置如图 所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆， 使重物缓慢漫人盛满水的温水杯中， 观察到弹簧测力计 的示数逐渐　 　，弹簧测力计 的示数逐渐　 ， 若弹簧测力计 的示数变化量为 ， 弹簧测力计 的示数变化量为 ， 则它们的大小关系是 　 　 (选填 或 ）。 （5）针对两种实验方案，小张实验装置的优点是____(填答案标号)。 A．弹簧测力计 的示数就是物体所受浮力的大小 B．实验器材生活化， 实验中能同步观察弹簧测力计 示数的变化 15．（2023八上·义乌月考）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．（2022·婺城模拟）某项目化学习小组同学制作”浮漂器”，成功地验证了阿基米德原理。 [选材制作]选取溢水杯、泡沫块、托盘和粗铁丝、细铁丝等材料制作成”浮漂器”。”浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成，下托盘由细铁丝制成。 [验证步骤] ①将”浮漂器”置于装有适量水的溢水杯中，取一小石块放在上托盘，在支撑杆上标出水位刻度线； ②将小石块改放在下托盘，往上托盘加砝码，同时用空烧杯接收溢出的水，直到水位刻度线与水面相平； ③取下砝码，把烧杯中的水全部倒入上托盘。 [结果分析]由步骤①②得出小石块所受浮力F浮=G砝码，由步骤②③得出烧杯中水的重力G排=G砝码。因此，F浮=G排，即小石块所受浮力等于其所排开的水受到的重力，从而验证了阿基米德原理。 （1）泡沫块是制作”浮漂器”的关键材料之一，”浮漂器”与密度计的原理相同，在液体中都处于　 　状态(F浮=G总)。 （2）步骤①中将”浮漂器”置于溢水杯中，判断杯中水为”适量”的依据是　 　 （3）完成步骤②③后，该组同学得出结论：烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力，即G排=G砝码。推测在步骤③中其观察到的现象为：　 　 17．（2023·柯城模拟）为探究浮力的方向和大小，小柯选取乒乓球、透明容器、细线、铁架台、钩码、物块、小桶、烧杯等器材进行实验。 图甲 图乙 （1）小柯用手将乒乓球按在水底，松手后，他观察到　　，说明乒乓球受到浮力的方向是向上的。 （2）浮力的方向是任意向上还是竖直向上的呢？小柯进行如图甲实验，用细线等将乒乓球固定在容器底部，将水注入容器中，直至乒乓球浸没，观察细线被拉直的方向；然后将容器的一角垫高后，再次观察。小柯认为根据细线被拉直的方向便可以得出浮力的方向是竖直向上的，请你设计方案证明细线被拉直的方向为竖直方向。　 　 （3）如图乙，小柯利用电子天平直接测量浮力的大小：先将盛有水的容器放在电子天平上，按“去皮”按钮，此时显示屏读数为0；再用线拴住物体，将物体浸在水中（水未溢出），此时电子天平读数等于物体所受浮力的大小，你认为两者数值相等的原因是　 　。 18．（2022·婺城模拟）金属与盐溶液发生反应时一般会引起溶液密度变化，科学兴趣小组决定设计实验来验证铜块与硝酸银溶液反应时密度变化情况。如图甲所示，弹簧测力计下方挂一银块A，烧杯中盛有硝酸银溶液B，杯底放入一铜块C(实验中溶液体积变化忽略不计)。 请回答： （1）写出铜和硝酸银溶液反应的化学方程式 　 　。 （2）该实验设计原理是： 当溶液密度发生变化时，　 　发生变化，从而引起弹簧测力计示数的变化。 （3）小组同学将反应过程中弹簧测力计的示数变化描绘成图2所示，其中正确的是　 　 (填字母编号)。 （4）小科同学认为该实验方案可以简化，在弹簧测力计下方直接挂一铜块C，放入盛有硝酸银溶液B的烧杯中(如图1乙所示)，观察弹簧测力的示数变化就可知道溶液的密度变化。你认为小科的设计是否合理，并说明理由：　 　。 19．（2022.义乌月考）如图所示是小科自制的用来探究影响浮力大小因素的装置：将弹簧和标尺固定在支架上，用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端，弹簧静止时指针正对标尺上的A位置(本装置使用时，弹簧未超过弹性限度)。 （1）向杯中缓慢注水，从金属块底部接触水面，到金属块刚好浸没水中的过程中，指针由标尺上的A位置缓慢上移至C位置，说明物体所受浮力的大小跟　 　有关，此过程中支架上O点所受拉力的最大变化量为△F1；继续向杯中注水，指针　 　(填 “上移”“不动”或“下移” （2）为了探究金属块所受浮力的大小是否与液体的密度有关。小科将水倒尽，向杯中缓慢注入某种液体(ρ液>ρ水)，当指针指在C位置时，他的下一步操作是　 　。（3）将液体倒尽，用等体积的塑料块(ρ水<ρ塑料<ρ金属)替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水，从塑料块底部接触水面，到塑料块浸没到水中的过程中，支架上O点所受拉力的最大变化量为△F2，则△F1　 　 (填 “>”“=”或“<")△F2。 20．（2019·浙江模拟）实验表明：密度大于液体的固体球，在液体中开始时是竖直加速下沉，但随着下沉速度变大，其所受的阻力也变大，到一定深度后开始匀速下沉。下表是某兴趣小组在探究“固体球在水中竖直匀速下沉时的速度与哪些量有关”实验时得到的数据记录（水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，球的体积计算公式为V=4/3πr3） 次序 固体球的半径 r/（×10﹣3m） 固体球的密度 ρ/（×103kg•m﹣3） 固体球匀速下沉的速度v/（m•s﹣1） 1 0.5 3.0 0.55 2 1.0 3.0 2.20 3 1.5 3.0 4.95 4 0.5 4.0 1.10 5 1.0 4.0 4.40 6 0.5 5.0 1.65 7 1.0 5.0 6.60 （1）第1、2、3三组数据可知，因为阻力的原因，固体球在水中竖直匀速下沉时受到重力与浮力并不相等，重力与浮力之比为　 　； （2）结合表格中的数据分析，若固体球的半径为2.0×10﹣3m，密度为4.0×103kg/m3，则其在水中匀速下沉的速度是　 　m/s； （3）同学们进行了以上实验后，为了得到“密度大于液体的固体球，在液体中开始时是竖直加速下沉，但随着下沉速度变大，其所受的阻力也变大，到一定深度后开始匀速下沉。”的普遍结论，你认为应进行的下一步操作是：　 　。 21．（2024·温州模拟）为了测量鹅卵石的密度，小明进行了如下实验： ①将一个塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中，溢水杯的出水口处放置一个圆柱形容器，如图甲。 ②将鹅卵石置于塑料杯中，稳定后测出溢出至圆柱形容器内水的深度为h1＝10厘米，如图乙。 ③将鹅卵石从杯中取出并投入到溢水杯中，将容器中的水缓慢倒入溢水杯直至刚好盛满，并测出圆柱形容器中剩余水的深度h2＝7.5厘米，如图丙。 （1）鹅卵石的密度ρ石＝　 　。（取小数点后一位） （2）为了提高鹅卵石密度的测量精确度，以下方法中可行的有____（可多选）。 A．更换容积更小的溢水杯 B．更换横截面积更小的圆柱形容器 C．更换质量更大的塑料杯 D．用密度更小的液体替换水 E．选择质量更大的鹅卵石 （3）小明将该方法用来测量液体密度，并将密度值直接标记在圆柱形容器壁上。具体做法：如图丁，在塑料杯上标记规定体积V0的刻度线，将塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中，将不同密度的液体依次注入塑料杯中至V0的刻度线处，在容器内溢出的水面位置标记不同的密度值。试分析容器壁密度值刻度是否均匀并简要说明理由：　 　。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 浮力大小影响因素及应用实验 一、浮力大小的影响因素 1、液体密度 根据阿基米德原理，浮力 F=ρ液.g.V排，其中 ρ液为液体密度。液体密度越大，相同排开体积下浮力越大。 应用实例：盐水密度大于淡水，因此物体在盐水中更易漂浮；热气球利用热空气密度小于冷空气实现升空。 2、 排开液体的体积 物体浸入液体的体积 V排越大，浮力越大。例如，船舶通过增大底面积（即增大 V排） 来承载更多重量。 实验验证：将同一物体浸入液体中不同深度，测量浮力变化（如弹簧秤法）。 3、重力加速度 浮力公式中的 g为重力加速度。在不同星球或高度下，g的变化会导致浮力差异。 实际意义：地球表面 g 变化微小，实验中通常视为常数。 4、物体形状 形状间接影响浮力，通过改变浸入液体的难易程度或稳定性。例如，流线型物体更容易完全浸入，但浮力仍由 V排决定。 实验设计：对比相同体积的实心球与空心盒在液体中的浮沉情况。 二、应用实验的实验原理 1、验证阿基米德原理 实验步骤： ① 用弹簧秤测物体在空气中的重量 W空； ② 将物体浸入液体，测拉力 F，计算浮力 F=W空−F ③ 用量筒测物体排开液体的体积 V排，计算 ρ液.g.V排，验证​。 结论：浮力与排开液体的重量相等。 2、浮力与液体密度关系 实验设计：在不同密度液体（如水、盐水、酒精）中测量同一物体的浮力，绘制曲线。 应用：解释船舶在不同水域的吃水深度差异。 3、浮力与物体密度关系 实验对比： 密度小于液体的物体（如木块）漂浮，浮力等于重力； 密度大于液体的物体（如铁块）下沉，浮力小于重力。 拓展：潜艇通过调节水舱水量改变自身密度实现浮沉。 三、实验设计的关键点 1、控制变量法 固定液体密度，改变浸入体积（如逐步压入物体）；固定浸入体积，更换不同密度液体。 2、测量精度 使用高精度弹簧秤或电子天平；排水法需确保液体无残留（如用溢水杯）。 3、误差分析 液体表面张力、黏性阻力对小物体的影响；物体形状导致的局部压强差异。 一、浮力核心知识点总结 1、浮力产生原因：物体上下表面受到液体的压力差（F浮 = F下 - F上）。 2、阿基米德原理： 公式：F浮 = ρ液gV排 关键点：浮力大小仅与液体密度（ρ液）和排开液体体积（V排）有关，与物体密度、形状、浸没深度无关。 3、物体浮沉条件： F浮 > G物 → 上浮（最终漂浮，F浮' = G物） F浮 = G物 → 悬浮（可停留在液体任意深度） F浮 < G物 → 下沉（最终沉底） 二、常见实验探究题型及解题技巧 题型1：探究浮力大小的影响因素 答题步骤： 1、明确变量： 自变量（改变的量）：如浸入深度、液体密度等。 因变量（测量的量）：弹簧测力计示数变化（F浮 = G物 - F示）。 控制变量：物体体积、液体种类等。 2、实验结论： 浮力与浸入深度无关（完全浸没后V排不变）； 浮力与ρ液、V排成正比。 题型2：验证阿基米德原理 实验设计： 1、用弹簧测力计测物体重力G； 2、测浸入液体后的示数F； 3、计算F浮 = G - F； 4、收集排开液体重力G排（用量筒测V排，或溢水杯法）。 关键点： 若F浮 = G排，则验证阿基米德原理成立。 误差分析：物体触碰容器壁、未完全浸没、液体未静止等。 题型3：浮沉条件应用 答题技巧： 漂浮时：F浮 = G物，浮力相等（因G物不变）； 沉底时：ρ液越大，F浮越大（因V排相同，ρ液gV排决定浮力）。 三、易错点与避坑指南 1、混淆V排与V物：V排是浸入液体部分的体积，漂浮时V排 < V物。 2、忽略单位统一：ρ液单位常用g/cm³或kg/m³，计算时注意与g（9.8 N/kg）匹配。 3、错误理解“深度”影响：完全浸没后，浮力与深度无关（除非液体密度变化）。 四、答题模板 实验结论题：“通过实验数据可知，当______（自变量）增大时，（因变量）（变化趋势），说明浮力大小与______有关/无关。” 比较浮力大小：“根据F浮 = ρ液gV排，A情况下ρ液/V排较大，因此A的浮力更大。” 1．（2025·舟山月考）根据生活常识，同学们对影响浮力大小的因素做出了猜想： 絮识 绣忍 常识一：木头浮在水面，铁钉沉在水底 猜想一：浮力大小可能与物体的密有关 常识二：鸡蛋在清水中下沉，在浓盐水中上浮 猜想二：浮力大小可能与液体的密度有关 常识三：人从泳池浅水区走向深水区，感觉身体变轻 猜想三： （1）根据常识三. 请你提出猜想：　 　。 （2）为了验证上述猜想，同学用装有沙子的密封玻璃瓶做了如下实验(实验步骤如图所示)： ①步骤 A 中弹簧测力计的读数为　 　牛， ②根据A、C、E三组实验，可以得出浮力的大小跟　 　有关。 ③为验证猜想一，该同学将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度，接着仿照步骤D进行实验，发现测力计示数小于1.8N。依据此数据能否验证猜想一?并说明理由，　 　 . 【答案】（1）浮力大小可能与物体排开液体体积大小有关 （2）2.8；液体密度；不能，没有测出此时瓶子和沙子的总重力，无法求得物体所受的浮力 【解析】（1）人从泳池浅水区走向深水区，排开液体的体积变大，感觉身体变轻，所以猜想：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。 （2）①测力计的分度值为0.2N，示数为2.8N。 ②称重法测浮力，浮力等于重力减拉力，图A中测力计的示数等于物体的重力。由图可知，CE中物体排开液体的体积相同而液体密度不同，所以探究的是浮力大小与液体密度的关系。 ③将沙子倒出，物体的密度改变，重力也发生改变，没有再次测量倒出沙子后沙子和瓶子的总体积，所以无法计算浮力值，因此不能验证猜想一。 2．（2025·鄞州模拟）某项目小组利用硬质塑料瓶制作潜水艇，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉，模型如图甲。 （1）为实现潜水艇的上浮，小组同学的操作是：　 　，从而排出水舱内的水，实现上浮； （2）如图乙所示，潜水艇完成从B到A上浮的过程，其浮力变化情况是　 　 ； （3）已知某小组同学采用的材料总质量0.5kg，体积650cm3，现有100mL和200mL两种规格的注射器，请通过计算说明应该选择哪种规格的注射器能实现在水中悬浮　 　 。 【答案】（1）推动活塞，给潜水器打气（2）先不变后变小（3）200mL 3．（2025九下·温州模拟）小明在学习“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“浮力大小F浮是否等于木块排开液体受到的重力G排”。 （1）小明先通过推理验证：因木块票存在水面，木块所受浮力 F浮等于重力G木。若要验证F浮等于G排，只需验证　 　，又因为G=mg，所以只需验证 m木等于m排于是，小明进行如下实验： a.用电子秤测出木块质量m木； b.用电子秤测出小烧杯质量m杯； c.将木块轻轻放入装满水的溢水杯中，用小烧杯收集木块排开的水； d.用电子秤测出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米/克 小烧杯质量m杯/克 杯和水总质量m总/克 排开水的质量 mm/克 木块 80 38 118 a 表格中 a=　 　。 （3）小华认为可按图乙简化实验：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，用手拿着小烧杯全部收集排出的水。若观察到　 　，即可得到 （4）小华还发现，下沉的物体不能通过“m物=m排”间接验证‘ 原因是　 　。 【答案】（1）G木=G排（2）80（3）电子秤示数不变（4）下沉的物体浮力会小于重力 【解析】（1）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； （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”。 4．（2022·浙江模拟）(四川绵阳中学提前招生)取一根火柴，在火柴头处绕上细铜丝，放入盛水的大可乐瓶中，使火柴恰能直立，刚好浸没水中，如图所示。然后，盖上瓶盖，用手挤压瓶体，火柴下沉；松开手后，火柴又上浮。以下是同学们对这一现象的解释： 解释1：手挤压瓶体，水的密度变大，火柴下沉；松手时，水的密度减小，火柴上浮。 解释2：手挤压瓶体，水中压强增大，对火柴向下的压力也增大，火柴便下沉；反之，火柴便上浮。 解释3：木材做成的火柴梗会吸水，在水中一段时间后，吸水速度会很慢，达到接近饱和的状态。手挤压瓶体，水中压强增大，火柴梗又开始吸水，重力增大，火柴便下沉；反之，火柴便上浮。 （1）经过讨论，同学们马上否定了“解释1”，你认为他们否定的理由是　 。 （2）接着，小柯做了以下实验：另取一根火柴，使其表面裹上一层防渗水的石蜡，重复上述实验。他试图验证上述的哪个解释? 　 　。如果所验证的解释正确，他将观察到的现象是 　。 【答案】（1）水的密度增大，火柴所受浮力增大，应该上浮（2）解释3；火柴梗不上浮，也不下沉 【解析】（1）火柴浸没水中，火柴排开水的体积不变， 由浮力公式F浮=ρ水gV排可知：水的密度增大，火柴所受浮力增大，火柴的重力一定，浮力越大，火柴应上浮，而不应下沉，故解释1是错误的。 （2）火柴涂上石蜡后，火柴不能吸水， 分析三个猜想可知，猜想3涉及吸水问题，而另外两个猜想不涉及吸水问题，因此他想验证解释3，由解释3可知： 火柴不吸水，火柴的重力不变，火柴梗不上浮，也不下沉。 5． （2023·路桥会考） （1）如图1，工厂师傅给一立方体工件A外表浸油，B为与工件固定相连的轻质硬杆，工件底面与油面的距离为h，在硬杆上施加的力为F，F与h的大小关系如图2所示。聪明的小明根据图像算出了油的密度为　 　。 （2）好奇的小明把一个相同的工件拿到一个透明大水桶的水面上，放手后发现工件在水中下沉，下沉到一定深度开始匀速。经查阅资料得知：当物体从液体中下沉时，液体阻力会随速度增大而增大，因此物体下沉一段距离后将匀速下落，物体匀速下落时的速度称为终极速度。在探究小组成员和老师的协助下，小明对球形物体的下沉运动做了记录，发现，在相同环境条件下，球形物体的终极速度仅与球的半径和质量有关，整理的实验数据如表：请你对表中数据认真分析，回答下列问题： 小球编号 A B C D E 小球的半径（×10﹣2m） 0.2 0.2 0.6 0.8 0.2 小球的质量（×10﹣6kg） 2 6 54 96 12 小球的终极速度（m/s） 2 6 6 6 12 ①A球与C球在达到终极速度时所受的空气阻力之比为　 　； ②球型物体所受的空气阻力f与球的速度的关系为　 　； ③球型物体所受的空气阻力f与球的半径的关系为　 　。 【答案】（1）。 （2）物体到达终极速度时做匀速直线运动，受力平衡，阻力等于重力，故阻力之比等于重力之比，可知A球和C球在达到终极速度时所受的空气阻力之比为。；成正比；成反比 【解析】（1）当h=0时，说明物体未在水中，此时的力为2.4N，可知立方体的重力为2.4N。当h=5cm时，立方体浸没，可知立方体的边长为5cm，此时硬杆的压力为1.6N，可知浮力为由阿基米德原理可知解得。 （2）②由表中数据可知，ABE小球的半径相同，阻力与球的终极速度之比相同，说明球型物体所受的空气阻力f与球的速度成正比。 ③由表中数据可知，BCD球的质量之比为1：9：16，可知阻力之比也为1：9：16，半径之比为1：3：4，可知球型物体所受的空气阻力f与球的半径成反比。 6．（2023·婺城二模）学习了浮力知识后，学校开展自制潜水器比赛。 【产品设计】项目小组利用硬质塑料瓶制作潜水艇，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉，模型如图甲。 【检验产品】如表为该小组制定的自制潜水艇评价量表： 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一： 功能仓分区设计 生活舱和水舱独立分开，生活舱不进水且总体积占比2/3 以上 生活舱和水舱独立分开，生活舱不进水， 但生活舱较小 生活舱和水舱没有独立分开 指标二： 浮沉情况 　 水舱空气体积精准度控制一般， 基本能实现沉浮 浮沉控制不准确或不能实现沉浮 指标三： 成品外形 成品简洁美观 成品较复杂美观度一般 成品复杂不美观 （1）请在上面表格指标二中填入“优秀”的相应评价内容 　 　。 （2）如图乙所示，为使潜水艇完成从 B 到A 的上浮过程，小组同学的操作是　 　(填“向外拉动”或“向内推动”)注射器活塞，从而排出水舱内的水，实现上浮。 （3）图乙中潜水艇从A 到B下沉的过程中，其受到浮力的变化情况是　 　。 （4）小组同学设计了右表所示的四种工作舱和水舱体积比的方案。已知该小组同学采用的材料总质量0.7kg，体积1000cm3，最终他们根据设计要求并通过计算选择方案　 　(填序号)进行实施。 方案 生活舱总体积/cm3 水舱体积/cm3 1 720 280 2 700 300 3 680 320 4 650 350 【答案】（1）能精准控制水舱空气体积，实现精确的沉浮（2）向内推动（3）先增大后不变（4）3 【解析】（1）根据指标二“合格”的内容可知，指标二的“优秀”内容为：能精准控制水舱空气体积，实现精确的沉浮。 （2） 如图乙所示，为使潜水艇完成从 B 到A 的上浮过程， 此时要减小潜水艇的重力，即操作为：向内推动注射器活塞，从而排出水舱内的水，实现上浮。 （3） 图乙中潜水艇从A 到B下沉的过程中， 潜水艇排开水的体积先增大后不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，它受到浮力先增大后不变。 （4） 实现潜水艇下潜，需要水舱的水重力加上潜水艇自身重力大于浸没时的浮力才行。 潜水艇浸没时所受的浮力为：F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1000×10−6m3×10N/kg=10N； 潜水艇自身重力为：G=mg=0.7kg×10N/kg=5N； 所以水舱内的水至少为：G水=F-G=10N-7N=3N； 所以水舱内的水的体积至少为：； 所以为了能够实现潜水艇下潜，水舱的水的体积需要超过300cm3，因此水舱的体积也需要超过300cm3，结合表格可知，最合适的方案是方案3。 7．（2024·龙港模拟）某学习小组自制“浮力秤”，用来称量物体的质量，如图甲所示。它是由浮体和外筒构成的，浮体包括小筒和秤盘。已知小筒的质量为50g，筒内装入100g的细砂，底面积为 可浸入水中的最大深度为20cm，秤盘的质量为10g，外筒是足够高的透明大筒，容器壁厚度可忽略不计。 （1）小筒内装入细沙的作用是　 　。 （2）小筒上的零刻度线距小筒底部的距离h是多少? （3）下表是“浮力秤”模型评价量表，请选择任意一个指标进行评价，并说明理由。 “浮力秤”模型评价量表 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 刻度均匀 刻度不均匀 没有刻度 指标二 最大量程超过500克 最大量程在300-500克 最大量程小于300克 【答案】（1）使小筒能竖直漂浮在水面。 （2）此时 F 浮=G 总=（100+50+10）×10 -3kg×10N/kg=1.6N； 浮力秤没有称物体时浸入水中的体积：V排 = = = 1.6 × 10 −4m3； 小筒浸入水中的深度：h = = = 0.08m=8cm 即零刻度距小筒底部的距离为 8cm （3）选指标一：指标一为优秀。 当放上质量为 m 的物体时，有 G 秤总+G 物＝F 浮＝ρ水 gV 排。 即：m 总 g+m 物 g＝ρ水 gSh 则：m 物＝ρ水 Sh﹣m 总，故物体的质量与浸入的深度成正比，所以浮 力秤的刻度是均匀。 选指标二：指标二为待改进。 浮力秤放物体后排开水的最大体积：V 排＝V 小筒＝Sh＝20cm2×20cm＝400cm3＝4×10-4m3，此 时浮力秤受到浮力为：F 浮＝ρ水 gV 排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3＝4N， 称量的物体最大重力：G 物＝F 浮-G 秤总＝4N-1.6N=2.4N ， m 物=2.4N/10N/kg=0.24kg=240g<300g 8．（2024·上虞模拟）小虞同学尝试制作简易密度计。 （1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能竖直　 　(选填“漂浮”、 “悬浮”或“下沉”)在液体中。 （2）将吸管放到水中如图(a)所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图(b)所示，测得浸入的长度为h。用 ρ水、ρ液分别表示水和液体的密度，则 ρ水　 　ρ液(选填“=”、 “>”或“<”)，此外h与ρ水、ρ液及H的关系式为h=　 　 （3）小虞根据图(a)在吸管上标出 1.0 刻度线(单位 g/cm3，下同)，再利用上述关系式进行计算，标出了08、0.9、1.1、1.2 的刻度线(图中未画出)。结果发现相邻刻线的间距　 　(选填“均匀”或“不均匀”)。 （4）小虞用这个自制密度计测量食用油密度时出现了图(c)所示的情形，无法得出结果。请你根据经验或思考，在不更换食用油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试：　 　。 【答案】（1）漂浮（2）<；（3）不均匀（4）再向容器中加油（或者直径较小的容器） 【解析】（1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能竖直漂浮在液体中； （2）根据F浮=ρ液gV排，VH>Vh，则V排a>V排b，由此可知ρ水<ρ液，由于密度计所受的浮力等于它的重力，则，则； （3）密度计的刻度线上端刻度小、下端刻度大和上端刻度疏、下端刻度密，相邻刻度线间距不均匀； 图（c）所示的情形，说明密度计的重力过大，应该使密度计漂浮在液体中，不能沉底，再向容器中加油或者将容器换成直径细些的，以提高油的深度。 9．（2024·东阳模拟）某项目化学习小组设计并制作了1.0版潜水艇，如图甲所示． 【产品1测试】测试过程中发现了以下问题： ①潜水艇在水中能实现上浮和下沉，但无法前进和后退； ②潜水艇外部连接软管，上下运动范围受到软管长度限制． 【产品2制作】为解决上述问题，设计并制作了2.0版潜水艇，实现迭代升级，如图乙所示． 【原理研究】 ①通过改变电动机1的转动方向，实现推、拉注射器的活塞，完成注射器的进水和排水； ②通过改变电动机2的转动方向，带动螺旋桨顺、逆时针转动，实现潜水艇前进和后退． （1）启动电动机2，调节螺旋浆转动方向，使潜水艇向前或向后运动．使潜水艇前进或后退，涉及到哪些力学原理？　 　（写出一点即可）； （2）1.0版潜水艇和2.0版潜水艇都能通过推拉注射器活塞实现上浮和下沉，若要使漂浮在水面的潜水艇下沉，应　 　（填“向左推”或“向右拉”）注射器活塞； （3）【产品2测试与改进】 启动电动机1使活塞运动，潜水艇却始终无法完全下沉．检查模型各零件均完好无损，请利用所学知识为2.0版潜水艇提出改进措施：　 　； （4）【产品应用】改进后，成功模拟了潜水艇的各种运动．前30秒，潜水艇从漂浮状态缓缓下降，直至恰好完全浸没；30秒~60秒，潜水艇下沉至某一深度；60秒~150秒，潜水艇缓缓上升直至浮出水面到某一位置；150秒后，潜水艇漂浮在水面静置不动．请在图中画出潜水艇运动时的浮力变化情况． 【答案】（1）力能改变物体的运动状态(或力的作用是相互的)（2）向右拉 （3）换用更大的注射器(或增加金属配重)（4） 【解析】（1） 启动电动机2，调节螺旋浆转动方向，使潜水艇向前或向后运动．使潜水艇前进或后退，与课本介绍的火箭原理类似，利用力的作用是相互的原理； （2）若要使漂浮在水面的潜水艇下沉，应向右拉注射器活塞，减小潜艇内部压强，小于外部压强，水进入潜艇，时潜艇下沉； （3）换用更大的注射器(或增加金属配重)，使潜艇重力变得更大，更容易下沉； （4） 前30秒，潜水艇从漂浮状态缓缓下降，直至恰好完全浸没 ，根据阿基米德原理，排开液体体积变大，浮力变大， 30秒~60秒，潜水艇下沉至某一深度 ，排开液体体积不变，浮力不变， 60秒~150秒，潜水艇缓缓上升直至浮出水面到某一位置 ，排开液体体积变小，浮力变小。据此画图。 10．（2024·余杭模拟）血红蛋白的含量是血液是否达标的一项重要指标，医生常用“硫酸铜目测法”来测定。为了验证该方法是否有效，某兴趣小组取了甲、乙、丙三种已知血红蛋白含量的多个血液样本做实验。测定步骤：①在烧杯中加入一定体积的标准硫酸铜溶液；②用滴管取新鲜血液在距硫酸铜溶液上方一定的“滴落高度”处将一滴血液轻轻滴入（如图甲），血滴中应不含有气泡；③记录血滴下沉到烧杯底部所需要的时间t。测定实验数据如下表： 　 血红蛋白含量 滴落高度（厘米） 平均下沉时间t（秒） 甲 高 1 小于10 乙 较高 1 10-15之间 丙 低 1 大于15 （1）完成测定步骤（配制标准硫酸铜溶液除外）需要用到的测量工具有　 　。 （2）分析数据，支持硫酸铜目测法测量血液中血红蛋白的含量有效的推论是：　 。 （3）步骤③强调血滴不应含有气泡，请分析其中原理：　 　。 【答案】（1）秒表、刻度尺 （2）当滴落高度等条件相同时，血红蛋白的含量越高，血滴的下沉时间越短 （3）气泡会导致血滴受到的浮力增大，增长下沉时间 【解析】（1）从表格的数据记录中有长度和时间，所以需要的仪器有秒表、刻度尺； （2） 分析数据，支持硫酸铜目测法测量血液中血红蛋白的含量有效的推论是： 当滴落高度等条件相同时，血红蛋白的含量越高，血滴的下沉时间越短； （3） 步骤③强调血滴不应含有气泡，请分析其中原理： 气泡会导致血滴受到的浮力增大，增长下沉时间 ； 11．（2024·滨江模拟）（物）校园科技节举行自制潜水器项目比赛。图甲为某项目化小组设计的潜水器模型，其材质为硬质塑料瓶，塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成，两个舱之间密封不连通，注射器与水舱通过塑料软管相连，移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量，实现潜水艇的沉浮。 （1）设计要求： 潜水器可以在水中实现上浮、悬浮、下沉三个模式相互切换。 为保证潜水艇正常工作，应尽可能提高工作舱的体积。 ①如图甲位置，向外拉动注射器活塞，则潜水器将　 　（选填“上浮”或“下沉”）。 ②已知该小组同学采用的材料总质量为0.5千克，体积为800厘米3。他们设计了四种方案的工作舱和水舱的体积，如表格所示。请根据设计要求，选择最合适的方案　 　。（g取10N/kg） 1 550 250 2 500 300 3 480 320 4 450 350 ③图乙为潜水器的横截面示意图。某次潜水器沉浮测试过程中，潜水器经过的几个位置如图丙，O点开始向水舱内注水，潜水器开始下沉；A点向外排尽水舱中的水；B点潜水艇顶端恰好到达水面；C点潜水器弧形部分恰好露出水面；D点为潜水器最后停在水面的位置。请在图丁中画出潜水器上浮过程中浮力随上升位置变化的曲线　 　。 【答案】（1）下沉；③； 【解析】①如图甲位置，向外拉动注射器活塞，抽出水舱内的一部分空气，从而让水舱吸水，增加水舱的水量，使重力大于浮力，实现潜水艇下潜； ②实现潜水艇下潜，需要水舱的水重力加上潜水艇自身重力大于浸没时的浮力才行。 潜水艇浸没时所受的浮力为：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×800×10-6m3=8N。 潜水艇自身重力为：G=mg=0.5kg×10N/kg=5N。 所以水舱内的水至少为：G水=F-G=8N-5N=3N。 所以水舱内的水的体积至少为：。 为了能够实现潜水艇下沉，水舱的水的体积需要超过300cm3，因此水舱的体积也需要超过300cm3，结合表格可知，最合适的方案是方案3。 ③从A到B过程中，潜水艇还未露出水面，故排开水的体积不变，浮力不变；B点开始露出水面，从B到C过程中排开水的体积变小，浮力变小，由于潜水艇顶部是圆弧形的，若潜水艇匀速露出水面，则排开水的体积减小的会越来越快，直到圆弧部分全部露出水面；从C到D过程则是排开水的体积均匀减小，所以浮力也是均匀减小，D点处于静止，之后浮力不再变化，浮力等于潜水艇自身重力。所以画得如下图所示： 12．（2024九下·柯桥月考）善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。 （1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝　 　（用给出的物理量表示）。 （2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。 ①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是 　 　Ω。 ②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。 （3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时计的密度为1.1×103kg/m3。杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m。则合金的密度是 　 　kg/m3（g取10N/kg）。 【答案】（1）（2）200；减小（3）2.1×103 【解析】（1）密度计在水中和在被测液体中都是漂浮的，所以浮力相等，即F水浮=F液浮， 由F浮=ρ液gV排可得：ρ水gV排水=ρ液gV排液， 即：ρ水gSh水=ρ液gSh液， 所以密度计浸入液体的深度：h液=。 （2）①滑动变阻器阻值为零时，电路最大电流是：I=15mA=0.015A， 所以定值电阻最小阻值：。 ②电流表示数变小，由欧姆定律可知电路的总电阻变大，则滑动变阻器接入电路的阻值变大，那么滑动变阻器的滑片向上移动，即杠杆右端向上运动，左端下沉，杠杆左端受的拉力变大。合金块受到竖直向下的重力、竖直向处的浮力和拉力作用，即G=F拉+F浮，所以物体受到的浮力变小。由F浮=ρ液gV排可知液体的密度变小，即该液体的密度随温度升高而减小。 （3）合金块受到重力、浮力和拉力作用，物体间力的作用是相互的， 同时合金块给杠杆一个力，杠杆在水平位置平衡， 由杠杆平衡条件可得：（G合金-F浮）×Oa=G铜×Ob， 又因为物体浸没，物体排开液体的体积等于物体的体积， 由F浮=ρ液gV排和G=mg=ρgV可得，（ρgV-ρ液gV）×Oa=m铜g×Ob， 即：（ρV-ρ液V）×Oa=m铜×（ab-Oa）， 代入数据可得：（ρ×1×10-3m3-1.1×103kg/m3×1×10-3m3）×0.4m=2kg×（0.6m-0.4m）， 解得：ρ=2.1×103kg/m3。 13．兴趣小组的同学们利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理，实验过程如图所示。（细线的质量和体积均忽略不计） （1）同学们发现溢水杯中未装满水，如图甲所示，这样实验会使测得的溢出水的重力　 　（填“偏大”或“偏小”）。 （2）溢水杯装满水后，将物块浸没在水中，如图乙所示，此时物块受到的浮力为　 　牛，物块受到的浮力大小与它排开的水所受的重力大小　 　。 （3）继续实验，将物块浸没在装满酒精的溢水杯中，如图丙所示，发现F5>F3，说明物块受到的浮力大小与液体的密度有关。换用酒精再次实验的目的是　 　(填“减小误差”或“寻找普遍规律”）。 【答案】（1）偏小（2）1；相等（3）寻找普遍规律 【解析】（1）同学们发现溢水杯中未装满水，如图甲所示，这样实验会使测得的溢出水的重力偏小。 （2）①根据甲和乙图可知，物体受到的浮力：F浮=G-F拉=4N-3N=1N； ②根据图片可知，排开水的重力G排=G总-G桶=1.5N-0.5N=1N。比较可知， 物块受到的浮力大小与它排开的水所受的重力大小相等。 （3）换用酒精再次实验的目的是寻找普遍规律。 14． (2022·枣庄)小李同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。 （1） 实验步骤如图 (a) 所示， 甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为 ， 物体受到的浮力 　 　。 （2）小李利用三个不同物体 进行实验探究， 实验数据如下表： 物体 物重G/N 物体浸没在水中测力计的示数F/N 空桶重G0/N 浮力F浮/N 桶与排开水的总重G1/N 排开水重G排/N a 1.2 0.7 0.5 0.6 1.1 0.5 b 2 1.4 0.6 0.6 1.2 0.6 c 2.4 1.7 0.7 0.6 1.2 0.6 分析表中物体 的实验数据， 小李得出的结论是：　 　。 （3）小李在探究物体 所受浮力的实验中， 排除各种测量误差因素的影响， 发现物体 排开的重力明显小于它所受浮力， 请分析实验操作中造成这种结果的原因： 　。 （4）小张利用身边的器材对小李的实验进行改进： 两个相同的弹簧测力计 和 、重物、溢水杯 (由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯 (质量忽略不计)等器材， 装置如图 所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆， 使重物缓慢漫人盛满水的温水杯中， 观察到弹簧测力计 的示数逐渐　 　，弹簧测力计 的示数逐渐　 　， 若弹簧测力计 的示数变化量为 ， 弹簧测力计 的示数变化量为 ， 则它们的大小关系是 　 　 (选填 或 ）。 （5）针对两种实验方案，小张实验装置的优点是____(填答案标号)。 A．弹簧测力计 的示数就是物体所受浮力的大小 B．实验器材生活化， 实验中能同步观察弹簧测力计 示数的变化 【答案】（1）（2）物体浸在液体 (或水)中所受浮力大小等于它排开液体 (或水) 所受的重力(或 （3）将物体 浸人水中之前， 溢水杯没有加满水（4）变小；变大；（5）B 【解析】（1）根据甲图可知，物体的重力为G=F1，物体浸没在水中测力计的示数F拉=F3，则物体受到的浮力：F浮=G-F拉=F1-F3； （2）根据表格数据a、b可知， 物体浸在液体 (或水)中所受浮力大小等于它排开液体 (或水) 所受的重力(或 。 （3）小李在探究物体 所受浮力的实验中， 排除各种测量误差因素的影响， 发现物体排开水的重力明显小于它所受浮力， 则实验操作中造成这种结果的原因：将物体浸人水中之前， 溢水杯没有加满水。 （4）①当物体缓缓进入水中时，它排开水的体积不断增大，根据阿基米德原理可知，它受到的浮力不断增大。根据F拉=G-F浮可知，测力计A的示数逐渐减小。由于排开水的重力越来越大，根据G总=G桶+G水可知，测力计B的示数逐渐变大。 ②根据上面的分析可知，测力计A的示数变化量为浮力的变化量，测力计B的示数的变化量为排开水的重力的变化量。根据阿基米德原理F浮力=G排可知，二者的变化量相等，即 = 。 （5）A.根据题意可知，弹簧测力计A的示数就是物体的重力和浮力的差，故A错误； B.实验器材生活化， 实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化，故B正确。 故选B。 15．（2023八上·义乌月考）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。 【答案】（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 【解析】（1）为验证其装置的气密性，应在充气后称量其总质量是否发生变化； （2）若气球受到浮力，在称量时气球受到向上的浮力（向上托住气球），使称量值变小，故m1>m2； （3）当往其中充入空气时，由于金属球体积大于配重块，故金属球受到的竖直向上的浮力更大，故金属球上升，配重下降。 16．（2022·婺城模拟）某项目化学习小组同学制作”浮漂器”，成功地验证了阿基米德原理。 [选材制作]选取溢水杯、泡沫块、托盘和粗铁丝、细铁丝等材料制作成”浮漂器”。”浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成，下托盘由细铁丝制成。 [验证步骤] ①将”浮漂器”置于装有适量水的溢水杯中，取一小石块放在上托盘，在支撑杆上标出水位刻度线； ②将小石块改放在下托盘，往上托盘加砝码，同时用空烧杯接收溢出的水，直到水位刻度线与水面相平； ③取下砝码，把烧杯中的水全部倒入上托盘。 [结果分析]由步骤①②得出小石块所受浮力F浮=G砝码，由步骤②③得出烧杯中水的重力G排=G砝码。因此，F浮=G排，即小石块所受浮力等于其所排开的水受到的重力，从而验证了阿基米德原理。 （1）泡沫块是制作”浮漂器”的关键材料之一，”浮漂器”与密度计的原理相同，在液体中都处于　 　状态(F浮=G总)。 （2）步骤①中将”浮漂器”置于溢水杯中，判断杯中水为”适量”的依据是　 　 （3）完成步骤②③后，该组同学得出结论：烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力，即G排=G砝码。推测在步骤③中其观察到的现象为：　 　 【答案】（1）漂浮（2）将小石块放入上托盘时，有少量水溢出 （3）溢水杯中的水刚好到溢水口处，水位刻度线与水面相平 【解析】（1）密度计的使用原理：密度计在使用时始终处于漂浮状态，即浮力大小等于重力大小，浮力不变，所以“浮漂器”的原理为：使用时在液体中始终处于漂浮状态； （2）判断杯中水为“适量”的依据是泡沫块可以浸没水中但又不会使水溢出； （3）两重力相等直观的现象是有相同的作用效果，即水位刻度线与水面相平。 17．（2023·柯城模拟）为探究浮力的方向和大小，小柯选取乒乓球、透明容器、细线、铁架台、钩码、物块、小桶、烧杯等器材进行实验。 图甲 图乙 （1）小柯用手将乒乓球按在水底，松手后，他观察到　　，说明乒乓球受到浮力的方向是向上的。 （2）浮力的方向是任意向上还是竖直向上的呢？小柯进行如图甲实验，用细线等将乒乓球固定在容器底部，将水注入容器中，直至乒乓球浸没，观察细线被拉直的方向；然后将容器的一角垫高后，再次观察。小柯认为根据细线被拉直的方向便可以得出浮力的方向是竖直向上的，请你设计方案证明细线被拉直的方向为竖直方向。　 　 （3）如图乙，小柯利用电子天平直接测量浮力的大小：先将盛有水的容器放在电子天平上，按“去皮”按钮，此时显示屏读数为0；再用线拴住物体，将物体浸在水中（水未溢出），此时电子天平读数等于物体所受浮力的大小，你认为两者数值相等的原因是　 　。 【答案】（1）乒乓球上浮 （2）钩码用细线悬挂，调整位置，观察悬挂钩码的细线与乒乓球下方细线是否重合或平行。 （3）电子天平增加的示数大小等于物体对水的压力大小，物体对水的压力和物体受到的浮力是相互作用力两个力大小相等，所以物体所受的浮力大小等于电子天平增加的示数大小 【解析】（1）小柯用手将乒乓球按在水底，松手后，他观察到乒乓球上浮，说明乒乓球受到浮力的方向是向上的。 （2）设计方案证明细线被拉直的方向为竖直方向：、钩码用细线悬挂，调整位置，观察悬挂钩码的细线与乒乓球下方细线是否重合或平行。 18．（2022·婺城模拟）金属与盐溶液发生反应时一般会引起溶液密度变化，科学兴趣小组决定设计实验来验证铜块与硝酸银溶液反应时密度变化情况。如图甲所示，弹簧测力计下方挂一银块A，烧杯中盛有硝酸银溶液B，杯底放入一铜块C(实验中溶液体积变化忽略不计)。 请回答： （1）写出铜和硝酸银溶液反应的化学方程式 　 　。 （2）该实验设计原理是： 当溶液密度发生变化时，　 　发生变化，从而引起弹簧测力计示数的变化。 （3）小组同学将反应过程中弹簧测力计的示数变化描绘成图2所示，其中正确的是　 　 (填字母编号)。 （4）小科同学认为该实验方案可以简化，在弹簧测力计下方直接挂一铜块C，放入盛有硝酸银溶液B的烧杯中(如图1乙所示)，观察弹簧测力的示数变化就可知道溶液的密度变化。你认为小科的设计是否合理，并说明理由：　 　。 【答案】（1）Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag（2）银块A受到的浮力（3）A （4）不合理，铜块与硝酸银溶液反应生成的银会附着在铜块表面，影响弹簧测力计示数 【解析】（1）铜和硝酸银反应，生成硝酸铜和银单质，反应的方程式为： Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag ； （2）该实验设计原理是： 当溶液密度发生变化时，银块A受到的浮力发生变化，从而引起弹簧测力计示数的变化。 （3）随着反应的进行，溶液的密度减小，根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知，银块受到的浮力减小。根据F=G-F浮力可知，银块受到的浮力变大，故C错误； 实验开始时，弹簧测力计的示数不是零，故B错误； 当反应结束后，溶液密度不变，则弹簧测力计的示数保持不变，故A正确，D错误。 故选A。 （4）我认为小科的设计不合理，理由：铜块与硝酸银溶液反应生成的银会附着在铜块表面，影响弹簧测力计示数。 19．（2022.义乌月考）如图所示是小科自制的用来探究影响浮力大小因素的装置：将弹簧和标尺固定在支架上，用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端，弹簧静止时指针正对标尺上的A位置(本装置使用时，弹簧未超过弹性限度)。 （1）向杯中缓慢注水，从金属块底部接触水面，到金属块刚好浸没水中的过程中，指针由标尺上的A位置缓慢上移至C位置，说明物体所受浮力的大小跟　 　有关，此过程中支架上O点所受拉力的最大变化量为△F1；继续向杯中注水，指针　 　(填 “上移”“不动”或“下移” （2）为了探究金属块所受浮力的大小是否与液体的密度有关。小科将水倒尽，向杯中缓慢注入某种液体(ρ液>ρ水)，当指针指在C位置时，他的下一步操作是　 　。（3）将液体倒尽，用等体积的塑料块(ρ水<ρ塑料<ρ金属)替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水，从塑料块底部接触水面，到塑料块浸没到水中的过程中，支架上O点所受拉力的最大变化量为△F2，则△F1　 　 (填 “>”“=”或“<")△F2。 【答案】（1）排开液体的体积；不动（2）继续注入该液体至金属块全部浸没（3）= 【解析】（1）向杯中缓慢注水，从金属块底部接触水面，到金属块刚好浸没水中的过程中，指针由标尺上的A位置缓慢上移至C位置，说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积有关，此过程中支架上O点所受拉力的最大变化量为△F1；继续向杯中注水，指针不动。 （2）为了探究金属块所受浮力的大小是否与液体的密度有关。小科将水倒尽，向杯中缓慢注入某种液体(ρ液>ρ水)，当指针指在C位置时，他的下一步操作是：继续注入该液体至金属块全部浸没。 （3）将液体倒尽，用等体积的塑料块(ρ水<ρ塑料<ρ金属)替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水，从塑料块底部接触水面，到塑料块浸没到水中的过程中，支架上O点所受拉力的最大变化量为△F2，则△F1=△F2。 20．（2019·浙江模拟）实验表明：密度大于液体的固体球，在液体中开始时是竖直加速下沉，但随着下沉速度变大，其所受的阻力也变大，到一定深度后开始匀速下沉。下表是某兴趣小组在探究“固体球在水中竖直匀速下沉时的速度与哪些量有关”实验时得到的数据记录（水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，球的体积计算公式为V=4/3πr3） 次序 固体球的半径 r/（×10﹣3m） 固体球的密度 ρ/（×103kg•m﹣3） 固体球匀速下沉的速度v/（m•s﹣1） 1 0.5 3.0 0.55 2 1.0 3.0 2.20 3 1.5 3.0 4.95 4 0.5 4.0 1.10 5 1.0 4.0 4.40 6 0.5 5.0 1.65 7 1.0 5.0 6.60 （1）第1、2、3三组数据可知，因为阻力的原因，固体球在水中竖直匀速下沉时受到重力与浮力并不相等，重力与浮力之比为　 　； （2）结合表格中的数据分析，若固体球的半径为2.0×10﹣3m，密度为4.0×103kg/m3，则其在水中匀速下沉的速度是　 　m/s； （3）同学们进行了以上实验后，为了得到“密度大于液体的固体球，在液体中开始时是竖直加速下沉，但随着下沉速度变大，其所受的阻力也变大，到一定深度后开始匀速下沉。”的普遍结论，你认为应进行的下一步操作是：　 　。 【答案】（1）3:1（2）17.6（3）换用其他液体进行重复实验 【解析】（1）1、2、3三组数据，球的密度均为3×103kg/m3，球在下沉过程中，都是完全浸没的，所以V排=V球； 则G球=ρ球gV，F浮=ρ水gV，所以重力与浮力之比恰好为3：1； （2）当密度为3.0×103kg/m3，固体球下落的速度与球半径的平方的比值是一个定值，为4.4； 在水中匀速下沉的速度v=（2.0×10-3）2×4.4m/s=17.6m/s； (3)开始匀速下沉后，说明固体球的密度与液体密度相同，需要换用其他液体进行重复实验。 21．（2024·温州模拟）为了测量鹅卵石的密度，小明进行了如下实验： ①将一个塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中，溢水杯的出水口处放置一个圆柱形容器，如图甲。 ②将鹅卵石置于塑料杯中，稳定后测出溢出至圆柱形容器内水的深度为h1＝10厘米，如图乙。 ③将鹅卵石从杯中取出并投入到溢水杯中，将容器中的水缓慢倒入溢水杯直至刚好盛满，并测出圆柱形容器中剩余水的深度h2＝7.5厘米，如图丙。 （1）鹅卵石的密度ρ石＝　 　。（取小数点后一位） （2）为了提高鹅卵石密度的测量精确度，以下方法中可行的有____（可多选）。 A．更换容积更小的溢水杯 B．更换横截面积更小的圆柱形容器 C．更换质量更大的塑料杯 D．用密度更小的液体替换水 E．选择质量更大的鹅卵石 （3）小明将该方法用来测量液体密度，并将密度值直接标记在圆柱形容器壁上。具体做法：如图丁，在塑料杯上标记规定体积V0的刻度线，将塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中，将不同密度的液体依次注入塑料杯中至V0的刻度线处，在容器内溢出的水面位置标记不同的密度值。试分析容器壁密度值刻度是否均匀并简要说明理由：　 　。 【答案】（1）1.2g/cm3（2）B；D；E （3）由m＝ρV可知，体积V一定，则液体密度越大，质量越大；将液体注入塑料杯中时，塑料杯受到的浮力增加△F浮＝G液溢出水的体积：V＝Sh，则有ρ水gSh＝ρ液V0g，圆柱形容器中液体的高度h＝，ρ水、S、V0一定，h与ρ液成正比，故刻度均匀 【解析】（1）由图甲乙可知，鹅卵石质量等于排开水的质量，由图丙可知鹅卵石的体积为V=S杯h2， 故鹅卵石的密度ρ石=m/v=ρ水h1/h2=1.2g/cm3； （2）A.由F浮=ρ水gV排，ρ水一定，浮力一定时，V排不变，与溢水杯的谷积无关，故A不符合题意； B.V排一定时，横截面积越小的圆柱形容器，高度就越大，h1和h2测的越准，故B符合题意； C.实验过程中.塑料杯一直在溢水杯中漂浮.不块的放入不影响测量结果.故C不符合题意； D.由F浮=ρ水gV排可知，F浮一定，ρ液越小，V排越大，溢出到圆柱形容器中的液体积积越大，测量的h1和h2越大，测量越精确，故D符合题意； E.鹅卵石的质量越大，体积越大，实验过程中，溢水水的体积越大，则h1和h2越大，测量越精确，E符合题意。故答案为：BDE。 （3）刻度与高度相对应，如果高度与密度有线性关系即一次函数关系则刻度均匀 。 学科网（北京）股份有限公司 $$