内容正文:
专题九 实验突破:浮力有关的实验
实验突破1 探究浮力的大小与哪些因素有关
1.用称重法计算浮力: 。
2.实验结论:浮力的大小只与 、 有关,与其他的因素无关。
3.选用不同液体、不同物块进行多次实验的目的: 。
【典例1】某小组同学在“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸没在液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关。
实验器材有:弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水(ρ盐水>ρ水)。
小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块慢慢浸入液体中不同深度。实验步骤如图a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来。
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是 N;金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是 N。
(2)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”)。分析三个实验步骤 (填序号)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力 。
(3)若先完成步骤c,再完成步骤a,则测得的浮力将 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)该小组同学完成本次实验后,又用获得的数据求出了金属块的体积为 m³,盐水的密度为
【即训1】(2025江岸区)如图所示是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验过程中,相同柱形薄壁容器盛有体积相同的水或者盐水,弹簧测力计挂着同一物体A。
(1)图乙中,用力的示意图表示出物体 A 受到的浮力的三要素。
(2)分析丁、戊两次实验可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟 有关。
(3)盐水的密度是 g/cm³。
(4)图丁和图乙中物体A下表面受到水的压力之差 0.6N;图戊和图丁中容器对水平桌面的压力之差 0.4N。(以上两空均选填“>”“=”或“<”)
实验突破2 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1.若实验用到溢水杯,溢水杯中水一定要 。
2.测力计先后两次示数之差计算出物块在水中受到的浮力 用称重法。
3.测量排开液体重力方法:先测出 G₁, G₂,则排开液体所受到的重力
【典例2】(2025 新洲区)某物理兴趣小组利用如图所示的弹簧测力计、水、盐水、圆柱形物体(不吸水)、溢水杯、塑料小桶、细线、纸巾等实验器材来“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)小明先用水进行实验,根据图中的实验数据,弹簧测力计测出图乙中物体受到水的浮力是 N。
(2)小明将圆柱形物体换成密度比水小的木块(不吸水)继续实验探究,则至少还需使用 次弹簧测力计才能完成实验。
(3)实验结果表明,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)它排开的液体所受的重力,这就是著名的 原理。
(4)小红仅将图中的水换成盐水重复上面的实验,若图乙中弹簧测力计的示数变为0.8N,则图丙中弹簧测力计的示数变为 N。
(5)如果图甲中的溢水杯装满水时,溢水杯对水平桌面的压强为 p₁,图乙中的溢水口不再有水溢出时,溢水杯对水平桌面的压强为p₂,则p₁ (选填“>”“<”或“=”)p₂。
(6)图乙步骤中,圆柱形物体逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强 (选填“逐渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”)。
【即训2】(2025汉阳区)在探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”实验中,用弹簧测力计测出物体所受的浮力,利用溢水杯和弹簧测力计测出物体排开液体所受的重力,实验步骤如图甲、乙、丙、丁所示。
(1)利用溢水杯和小桶收集物体浸入时排开的液体,图甲存在的明显错误是: 。
(2)纠正错误后,继续实验如图乙,物体受到的浮力为 N;物体从接触水面到刚浸没的过程中,水对溢水杯底的压强 (选填“逐渐变大”“先变大后不变”或“保持不变”)。
(3)将图乙中的水换成酒精,把物体浸没,其排开液体的体积 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)其中一同学提出图戊的改进装置,只需比较物体未浸入液体中时和浸入液体中稳定后电子秤的示数,若电子秤示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),则也可以验证阿基米德原理。
实验突破3 根据浮力测密度
1.利用弹簧测力计、细线和水测密度大于水的物体的密度,如图甲,物体密度ρ= 。
2.利用水、规则木棒(或平底试管)和刻度尺测密度,如图乙,物体密度ρ= 。
3.利用水和量筒测漂浮物的密度,如图丙,物体的密度ρ= 。
【典例3】(2025江岸区)小枫同学发现了一种叫做浮力秤的工具,利用它可以测出矿石的密度。浮力秤的结构如图甲所示。漂浮装置上方是托盘,内部是一密封的空心圆筒,圆筒上方用硬杆跟托盘相连,圆筒下挂着不锈钢小篮。测量时将漂浮装置放入水中。图乙中,在托盘内加入砝码;图丙中,托盘内放入砝码和待测矿石;图丁中,将待测矿石放入小篮内,再向盘内放砝码,乙、丙、丁中圆筒都恰好浸没。关于以上过程,下列说法中正确的是( )
A.漂浮装置的质量为140g
B.矿石浸没在水中受到的浮力为0.8N
C.根据数据可知矿石的密度为
D.若按乙丁丙顺序进行测量,测量结果会偏大
【即训3】小明想利用一个圆柱形的容器、刻度尺和水,测量小木块(不吸水)的密度,他设计了如下实验:
(1)在圆柱形容器内加入适量的水,用刻度尺测量水的深度记为h₁。
(2)将小木块放入水中漂浮,水未溢出,用刻度尺测量水的深度记为h₂。
(3)用细针将木块完全压入水中,水未溢出, 记为
(4)则小木块密度表达式为ρ木= (用ρ水和所测物理量的字母表示)。
专题九实验突破:浮力有关的实验
实验突破1探究浮力的大小与哪些因素有关
1.用称重法计算浮力:
2.实验结论:浮力的大小只与 液体的密度 、 物体浸在液体中的体积 有关,与其他的因素无关。
3.选用不同液体、不同物块进行多次实验的目的:使结论具有普遍性。
【典例1】某小组同学在“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸没在液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关。
实验器材有:弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水(ρ盐水>ρ水)。
小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块慢慢浸入液体中不同深度。实验步骤如图a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来。
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是 2 N;金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是 2.2 N。
(2)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度 无关 (选填“有关”或“无关”)。分析三个实验步骤 a、b、c (填序号)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力 越大 。
(3)若先完成步骤c,再完成步骤a,则测得的浮力将 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)该小组同学完成本次实验后,又用获得的数据求出了金属块的体积为 盐水的密度为
【即训1】(2025江岸区)如图所示是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验过程中,相同柱形薄壁容器盛有体积相同的水或者盐水,弹簧测力计挂着同一物体A。
(1)图乙中,用力的示意图表示出物体A受到的浮力的三要素。
(2)分析丁、戊两次实验可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟 液体的密度 有关。
(3)盐水的密度是 1.2 g/cm³。
(4)图丁和图乙中物体A下表面受到水的压力之差 > 0.6N;图戊和图丁中容器对水平桌面的压力之差 > 0.4N。(以上两空均选填“>”“=”或“<”)
实验突破2 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1.若实验用到溢水杯,溢水杯中水一定要 装满 。
2.测力计先后两次示数之差计算出物块在水中受到的浮力 用称重法。
3.测量排开液体重力方法:先测出 空桶的重力 G₁, 再测出桶和溢出水的总重力 G₂,则排开液体所受到的重力
【典例2】(2025新洲区)某物理兴趣小组利用如图所示的弹簧测力计、水、盐水、圆柱形物体(不吸水)、溢水杯、塑料小桶、细线、纸巾等实验器材来“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)小明先用水进行实验,根据图中的实验数据,弹簧测力计测出图乙中物体受到水的浮力是 1.0 N。
(2)小明将圆柱形物体换成密度比水小的木块(不吸水)继续实验探究,则至少还需使用 3 次弹簧测力计才能完成实验。
(3)实验结果表明,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小 等于 (选填“大于”“小于”或“等于”)它排开的液体所受的重力,这就是著名的 阿基米德 原理。
(4)小红仅将图中的水换成盐水重复上面的实验,若图乙中弹簧测力计的示数变为0.8N,则图丙中弹簧测力计的示数变为 1.5 N。
(5)如果图甲中的溢水杯装满水时,溢水杯对水平桌面的压强为p₁,图乙中的溢水口不再有水溢出时,溢水杯对水平桌面的压强为p₂,则p₁ = (选填“>”“<”或“=”)p₂。
(6)图乙步骤中,圆柱形物体逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强 一直不变 (选填“逐渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”)。
【即训2】(2025汉阳区)在探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”实验中,用弹簧测力计测出物体所受的浮力,利用溢水杯和弹簧测力计测出物体排开液体所受的重力,实验步骤如图甲、乙、丙、丁所示。
(1)利用溢水杯和小桶收集物体浸入时排开的液体,图甲存在的明显错误是: 溢水杯中的水未盛满 。
(2)纠正错误后,继续实验如图乙,物体受到的浮力为 1 N;物体从接触水面到刚浸没的过程中,水对溢水杯底的压强 保持不变 (选填“逐渐变大”“先变大后不变”或“保持不变”)。
(3)将图乙中的水换成酒精,把物体浸没,其排开液体的体积 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)其中一同学提出图戊的改进装置,只需比较物体未浸入液体中时和浸入液体中稳定后电子秤的示数,若电子秤示数 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”),则也可以验证阿基米德原理。
实验突破3 根据浮力测密度
1.利用弹簧测力计、细线和水测密度大于水的物体的密度,如图甲,物体密度
2.利用水、规则木棒(或平底试管)和刻度尺测密度,如图乙,物体密度
3.利用水和量筒测漂浮物的密度,如图丙,物体的密度
【典例3】(2025江岸区)小枫同学发现了一种叫做浮力秤的工具,利用它可以测出矿石的密度。浮力秤的结构如图甲所示。漂浮装置上方是托盘,内部是一密封的空心圆筒,圆筒上方用硬杆跟托盘相连,圆筒下挂着不锈钢小篮。测量时将漂浮装置放入水中。图乙中,在托盘内加入砝码;图丙中,托盘内放入砝码和待测矿石;图丁中,将待测矿石放入小篮内,再向盘内放砝码,乙、丙、丁中圆筒都恰好浸没。关于以上过程,下列说法中正确的是(C)
A.漂浮装置的质量为140g
B.矿石浸没在水中受到的浮力为0.8N
C.根据数据可知矿石的密度为
D.若按乙丁丙顺序进行测量,测量结果会偏大
【即训3】小明想利用一个圆柱形的容器、刻度尺和水,测量小木块(不吸水)的密度,他设计了如下实验:
(1)在圆柱形容器内加入适量的水,用刻度尺测量水的深度记为
(2)将小木块放入水中漂浮,水未溢出,用刻度尺测量水的深度记为
(3)用细针将木块完全压入水中,水未溢出, 用刻度尺测出杯中水的深度 记为
(4)则小木块密度表达式为 (用ρ水和所测物理量的字母表示)。
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