實驗17 探究浮力大小與排開液體所受重力的關(guān)系-中考物理必考實驗精講練

實驗17探究浮力大小與排開液體所受重力的關(guān)系（原卷版）《探究浮力大小與排開液體重力的關(guān)系》是浮力實驗的姊妹實驗，是目的就是驗證阿基米德原理，通過此實驗不僅能驗證阿基米德原理的正確性，更重要的是能深刻理解排開液體體積、排開液體重力以及浮力與它們之間的關(guān)系。為此在每年中考試卷中，此實驗在中考試卷中同樣屬于重點實驗?！短骄扛×Υ笮∨c排開液體重力的關(guān)系》在中考試卷中所占分值一般在3-7分之間。該實驗的考試內(nèi)容主要有：浮力的概念、浮力大小的測量、實驗方法、實驗過程、實驗設(shè)計、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論等方面。中考考題要求同學(xué)們能通過探究過程，能夠使用基本的器材獲得數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，形成合理的結(jié)論。這是物理核心素養(yǎng)的科學(xué)探究的體現(xiàn)。實驗探究-浮力大小與排開液體重力的關(guān)系【實驗?zāi)康摹框炞C阿基米德原理?！緦嶒炂鞑摹繌椈蓽y力計、小石塊、細(xì)線、溢水杯、小桶、水等?！緦嶒炘怼堪⒒椎略??！緦嶒灢襟E】一、實驗裝置如圖。1.如圖甲所示,用彈簧測力計測出金屬塊所受重力G；2.如圖丁所示,測出空桶的重力G桶；3.如圖乙所示,在溢水杯中裝滿水,用彈簧測力計提著金屬塊慢慢浸入水中,讀出彈簧測力計的示數(shù)F示,同時用小桶收集溢出的水；3.如圖丙所示,測出金屬塊排開的水和小桶的總重力G總；4.換用不同物體、不同液體重做實驗,把所有的測量數(shù)據(jù)填寫在下表中?！緦嶒灡砀瘛俊緦嶒灲Y(jié)論】液體受到的浮力大小等于物體排開液體所受重力的大小，F(xiàn)浮=G排?！短骄扛×Υ笮∨c排開液體所受重力的關(guān)系》?？紗栴}：1.浮力大小的測量：稱重法：F浮=G-F彈（G是重力，F(xiàn)彈是彈簧測力計讀數(shù)）；彈簧測力計的示數(shù)越小，說明物體受到的浮力越大；2.實驗原理：稱重法；3.彈簧測力計自身重力和細(xì)線以及鹽水的濃度會對實驗產(chǎn)生一定的誤差；4.用手拉彈簧測力計的不知之處是：讀取數(shù)據(jù)時易受晃動而影響測量結(jié)果；5.通過實驗可以得出影響浮力大小的根本因素是：排開液體的重力；6.物體所受浮力大小規(guī)律：等于物體排開液體所受到的重力；7.實驗中溢水杯倒水必須有水溢出后才能做實驗，否則會出現(xiàn)什么結(jié)果：會出現(xiàn)浮力大于物體排開水的重力；8.實驗前先稱量小桶和最后稱量小桶有何差異：最后稱量小桶會因水未倒干凈而產(chǎn)生誤差；9.實驗時進行了多次實驗并記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)目的是：避免實驗偶然性、使結(jié)論更具普遍性。10.實驗中溢水杯倒水必須有水溢出后才能做實驗，否則會出現(xiàn)什么結(jié)果：會出現(xiàn)浮力大于物體排開水的重力；11.換用不同的物體和液體重復(fù)實驗?zāi)康氖牵罕苊鈱嶒炁既恍?，得出影響浮力大小影響的普遍性?guī)律；12.浮力大小的計算：F浮=ρ液gV排。A組（中考真題感知）1.（2023·南通）小明探究“怎樣使物體上浮”，將體積相等的兩個物體A、B浸沒在水中，松開手，物體靜止時如圖甲所示。（g取10N/kg）（1）如圖乙所示，選擇物體A進行實驗，用彈簧測力計測出其重力GA=___________N，浸沒在水中受到的浮力FA=___________N，A的體積VA=___________cm3；（2）測出物體B的重力GB，發(fā)現(xiàn)GB小于___________（選填“GA”或“FA”），初步得到物體上浮的條件；（3）將物體A從水中提起的過程中，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計示數(shù)變大，你認(rèn)為可能的原因是___________。2.（2023·煙臺）某實驗小組為了研究浮力大小與物體排開液體重力的關(guān)系，進行了下面的實驗，如圖所示：（1）實驗過程中，利用哪些步驟能夠計算出物體所受的浮力大??？哪些能夠計算出物體排開液體的重力大?。?用圖中的序號表示)（2）通過實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，浮力大小與物體排開的液體所受的重力有什么關(guān)系？（3）為了使結(jié)論具有普遍性，該小組還應(yīng)該進行怎樣的操作？（4）另外一個小組進行實驗后，發(fā)現(xiàn)浮力大小與物體排開液體重力不相等，在排除誤差因素的情況下，出現(xiàn)這個結(jié)果的原因可能是什么？（寫出一條即可）3.（2023·天津）在學(xué)習(xí)“阿基米德原理”時，可用“實驗探究”與“理論探究”兩種方式進行研究；請你完成下列任務(wù)：【實驗探究】通過下圖所示的實驗，探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系，由實驗可得結(jié)論______________，這就是阿基米德原理；【理論探究】第一步：建立模型——選取浸沒在液體中的長方體進行研究，如下圖所示；第二步：理論推導(dǎo)——利用浮力產(chǎn)生的原因推導(dǎo)阿基米德原理；請你寫出推導(dǎo)過程，提示：推導(dǎo)過程中所用物理量需要設(shè)定（可在下圖中標(biāo)出）；____【原理應(yīng)用】水平桌面上有一底面積為的柱形平底薄壁容器，內(nèi)裝質(zhì)量為m的液體；現(xiàn)將一個底面積為的金屬圓柱體放入液體中，圓柱體靜止后直立在容器底且未完全浸沒（與容器底接觸但不密合），整個過程液體未溢出；金屬圓柱體靜止時所受浮力______。4.（2022·達州）某物理興趣小組利用彈簧測力計、水、小石塊（不吸水）、溢水杯、小桶、細(xì)線等實驗器材探究浮力的大小與排開液體所受到的重力的關(guān)系。（1）如圖所示的甲、乙、丙、丁四個實驗步驟，最科學(xué)合理的實驗順序是___________；（2）根據(jù)圖中的實驗數(shù)據(jù)可求出石塊的密度為___________kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）（3）興趣小組的同學(xué)換用不同的物體（不吸液體）或液體按科學(xué)合理的順序進行了多次實驗，由實驗數(shù)據(jù)得出F浮___________G排（選填“>”、“<”或“=”），從而驗證了阿基米德原理的正確性；（4）圖丁步驟中，小石塊逐漸浸入液體過程中（未接觸溢水杯），液體對杯底的壓強___________（選填“逐漸變大”、“一直不變”或“逐漸變小”）；（5）如果換用密度小于液體密度的物體（不吸液體）來進行該實驗，則圖___________步驟中可不使用彈簧測力計；（6）其中一個同學(xué)每次進行圖甲步驟時，都忘記將溢水杯中液體裝滿，其他步驟無誤，因而他會得出F浮___________G排（小桶中液體所受重力）的結(jié)論。（選填“>”、“<”或“=”）5.（2021·貴港）如圖所示是某物理興趣小組驗證“阿基米德原理”的實驗操作過程示意圖。（1）驗證阿基米德原理實驗的合理順序是______；（填字母代號）（2）金屬塊浸入溢杯前，溢杯里水面高度應(yīng)______；（3）金屬塊浸沒在水中時，受到的浮力是______N；（4）金屬塊的密度為______kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）（5）比較______（填字母代號）和______（填字母代號）的操作可得出結(jié)論：浸入液體中的物體所受的浮力大小等于物體排開液體所受重力的大小。6.（2021·內(nèi)蒙古）（1）復(fù)習(xí)“驗證阿基米德原理”實驗時，小明設(shè)計了如下表所示的實驗數(shù)據(jù)記錄表格。①請把表格第一行中缺少的Ⅰ、Ⅱ兩部分內(nèi)容補充完整：Ⅰ_______；Ⅱ______；次數(shù)物體所受的重力/N物體在水中時測力計的讀數(shù)/NⅠ小桶和排開水所受的總重力/N小桶所受的重力/NⅡ123…②驗證完阿基米德原理后，小組繼續(xù)深入討論時發(fā)現(xiàn)還可以利用其中一次的實驗數(shù)據(jù)（如圖所示）和水的密度算出所用物塊的密度，則物塊密度ρ物=________kg/m3。（2）科技制作小組在一次課外實踐活動中，用一根裝有適量配重的長飲料吸管，使其能豎直漂浮在水中，制成了簡易密度計。為了能準(zhǔn)確地在吸管上標(biāo)注出不同液體密度所對應(yīng)的刻度，則必須測量的量是_________。A．吸管的總長度B．容器中水的深度C．吸管浸入水中的長度D．吸管及配重的重力7.（2021·黑龍江）小明在驗證“阿基米德原理”實驗中:（1）用已調(diào)零的彈簧測力計，按照圖甲中所示順序進行實驗操作，測力計的示數(shù)分別為：F1、F2、F3、F4，由此可知鐵球浸沒在水中所測得的浮力表達式為F浮=_______，測得鐵球排開水所受的重力表達式為G排=_______（用此題中所給字母表示）（2）小明預(yù)期要獲得的結(jié)論是：_______（用此題中所給字母表示）；（3）在讀數(shù)正確的情況下，小明由實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：鐵球浸沒在水中所受浮力F浮大于鐵球排開的水所受重力G排，而且超出了誤差允許的范圍，得出此實驗結(jié)果的原因可能是_______（寫出一條即可）；（4）小明分析發(fā)現(xiàn)了此實驗操作中存在的問題并加以改正，進一步思考：如果實驗中物體沒有完全浸沒水中，能否驗證“阿基米德原理”，正確的觀點是_______（選填“能”或“不能”）驗證；（5）他又進行了如下深入探究：將溢水杯中注滿水放在電子秤上，如圖乙所示，其示數(shù)為m1，將鐵球用細(xì)線懸掛輕輕放入水中浸沒，待杯中水停止外溢時，如圖丙所示，其示數(shù)為m2，則m2_______m1，（選填“>”、“=”、“<”）。8.（2021·泰州）小明學(xué)習(xí)了阿基米德原理后，和物理興趣小組的同學(xué)們利用圖中的彈簧測力計、體積約為10cm3的實心金屬塊、細(xì)線、大燒杯、小桶、小墊塊和水等器材，設(shè)計實驗驗證阿基米德原理。（1）小明他們首先向老師匯報了自己的實驗思路：①用彈簧測力計分別測出空桶和金屬塊的重力為G1和G2；②把大燒杯用小墊塊墊起，使右邊的溢水口斜向水下，在大燒杯中________水，過會兒把小桶放在大燒杯的溢水口下方；③用彈簧測力計吊著金屬塊使其浸沒到大燒杯的水中，記下彈簧測力計示數(shù)為F1；④待大燒杯中的水不再溢出時，用彈簧測力計測出溢出的水和小桶的總重力為F2；若滿足______（用所測物理量符號表示）等式成立就可以驗證阿基米德原理。（2）老師肯定了他們的實驗思路，但提醒他們利用現(xiàn)有實驗器材將無法完成實驗，請你幫他們分析無法完成實驗的原因是：___________。（3）小明他們更換相關(guān)器材，順利完成了實驗，實驗后小組成員又進行了交流，要驗證阿基米德原理，金屬塊___________（選填“一定”或“不一定”）要浸沒在水中。9.（2021·長沙）學(xué)完阿基米德原理之后，小偉和小雪用如圖所示的實驗裝置做了一個課外實驗。他們將溢水杯放在電子秤上，向溢水杯中加水后（如圖甲所示），在表格中記錄下測力計A、B及電子秤的第一次實驗數(shù)據(jù)：然后他們將物體緩慢下降，當(dāng)物體的部分體積浸在水中時（如圖乙所示），記錄下第二次實驗數(shù)據(jù)：剪斷系在物體上的細(xì)線，將物體緩慢沉入到水底后（如圖丙所示），記錄下第三次的實驗數(shù)據(jù)。（取g=10N/kg）測力計A/N測力計B/N電子秤/g第一次1.000.02500.00第二次0.600.22520.00第三次0540.00（1）觀察乙、丙兩圖可知物體在______圖中所受浮力更大，是因為此時物體浸在水中的______更大；（2）在整理數(shù)據(jù)時，小雪和小偉發(fā)現(xiàn)第三次實驗中測力計B的示數(shù)記錄不同，小雪記的是0.62N，小偉記的是0.42N，他們討論推理后認(rèn)為有一個數(shù)據(jù)是正確的，請判斷誰的記錄是正確的，并說明理由______。B組（限時針對訓(xùn)練）1.完成下列兩個有關(guān)浮力的實驗探究題。（1）探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)時的部分操作及裝置，靜止時測力計指針的位置如圖所示。①圖乙中測力計的示數(shù)為_____N，由如圖甲、乙、丙所示實驗可得出的結(jié)論是：在液體密度相同時，物體所受浮力的大小跟_____有關(guān)；②由如圖丙、丁所示實驗得出的結(jié)論是：物體排開液體體積相等時，浮力大小與_____有關(guān)；③由圖中提供的數(shù)據(jù)，可以求出鹽水的密度為_____kg/m3。（2）某實驗小組利用彈簧測力計、小石塊、溢水杯等器材，按照圖所示的步驟，探究“浮力的大小與排開液體所受重力的關(guān)系”。①先用彈簧測力計分別測出空桶和石塊的重力，其中石塊的重力大小為_____N；②把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中，石塊受到的浮力大小為_____N。石塊排開的水所受的重力可由_____（填字母代號）兩個步驟測出；③由以上步驟可初步得出結(jié)論：沒在水中的物體所受浮力的大小等于_____；④為了得到更普遍得結(jié)論，下列繼續(xù)進行的操作中不合理的是_____；A．用原來的方案和器材多次測量取平均值B．用原來的方案將水換成酒精進行實驗C．用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗⑤另一實驗小組在步驟C的操作中，只將石塊的一部分浸在水中，其他步驟操作都正確，則_____（選填“能”或“不能”）得到與（3）相同的結(jié)論。2.某班物理實驗小組的同學(xué)，利用圖甲驗證阿基米德原理。（1）方案一：小軍用石塊按照如圖甲所示的實驗步驟依次進行實驗，為減小測量誤差并使操作最簡便，最合理的操作步驟應(yīng)該是___________；①ACDB②BACD③CADB（2）一小組設(shè)計的表格如表，則①處應(yīng)填的內(nèi)容是___________，若實驗數(shù)據(jù)科學(xué)無誤，②處應(yīng)填的數(shù)據(jù)為___________；次數(shù)物體所受重力/N①浮力/N小桶和排開水所受的總重力/N小桶所受的重力/N排開的水所受的重力/N1②2.42.61.223…（3）在采用圖甲所示方式進行實驗時，若測力計在整個過程中都沒有進行調(diào)零，其余操作均規(guī)范無誤，則小明同學(xué)___________得出F浮=G排；（選填“能”、“不能”）（4）方案二：如圖乙所示，小川將裝滿水的溢水杯放在升降臺C上，當(dāng)小川緩慢調(diào)高升降臺，且容器不與重物接觸時，彈簧測力計A示數(shù)的變化量___________B示數(shù)的變化量（選填“大于”、“小于”或“等于”）。在這個過程中溢水杯對升降臺面的壓強___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。3.下列A、B、C、D四幅圖是“探究浮力的大小與排開水所受重力關(guān)系”的過程情景。（1）實驗中所用圓柱體的重力為________N；（2）在情景圖B中存在的錯誤是_________；（3）糾正錯誤后，繼續(xù)實驗，在情景C時圓柱體受到浮力F浮為()N；（4）圓柱體排開的水所受的重力G排為()N；（5）實驗結(jié)果表明浸在水中的物體受到的浮力________物體排開水所受到的重力。（6）糾正錯誤后，圓柱體從剛接觸水面到全部浸沒水中，水對溢水杯底的壓強__________。（選填“逐漸增大”、“逐漸減小”或“保持不變”）。4.同學(xué)們在復(fù)習(xí)浮力知識時，重做實驗探究浮力的大小跟排開液體的重力的關(guān)系如圖所示。（1）請根據(jù)上圖的實驗步驟設(shè)計實驗數(shù)據(jù)表格；___________（2）課后復(fù)習(xí)時，物理興趣小組的同學(xué)們，經(jīng)過反復(fù)的思考、討論，提出了對該實驗的改進意見，并動手制作出了如圖所示的實驗裝置，其中A、B為兩個規(guī)格相同的彈簧測力計，C為薄塑料袋（質(zhì)量不計），D為重物，E是用廢棄的大號飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯，溢水杯中裝滿紅色的水，M是升降平臺（搖動手柄，可使平臺高度緩慢上升、下降），N為鐵架臺。如圖組裝好器材后，物體尚未浸入水中。實驗中，同學(xué)們逐漸調(diào)高升降平臺M的高度，使重物浸入水中的體積越來越大，彈簧測力計A的示數(shù)___________，彈簧測力計B的示數(shù)___________（均選填“增大”、“減小”或“不變”）；彈簧測力計A的示數(shù)變化量___________彈簧測力計B的示數(shù)變化量（選填“大于”、“小于”或“等于”）。5.某物理興趣小組利用彈簧測力計、水、小石塊（不吸水）、溢水杯、小桶、細(xì)線等實驗器材探究浮力的大小與排開液體所受到的重力的關(guān)系。（1）如圖所示的甲、乙、丙、丁四個實驗步驟，最科學(xué)合理的實驗順序是___________；（2）根據(jù)圖中的實驗數(shù)據(jù)可求出石塊的密度為___________kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）（3）興趣小組的同學(xué)換用不同的物體（不吸液體）或液體按科學(xué)合理的順序進行了多次實驗，由實驗數(shù)據(jù)得出F浮___________G排（選填“>”、“<”或“=”），從而驗證了阿基米德原理的正確性；（4）圖丁步驟中，小石塊逐漸浸入液體過程中（未接觸溢水杯），液體對杯底的壓強___________（選填“逐漸變大”、“一直不變”或“逐漸變小”）；（5）如果換用密度小于液體密度的物體（不吸液體）來進行該實驗，則圖___________步驟中可不使用彈簧測力計；（6）其中一個同學(xué)每次進行圖甲步驟時，都忘記將溢水杯中液體裝滿，其他步驟無誤，因而他會得出F浮___________G排（小桶中液體所受重力）的結(jié)論。（選填“>”、“<”或“=”）6.小唐同學(xué)和小張同學(xué)想通過實驗再次驗證“阿基米德原理”，選用了以下的實驗器材：彈簧測力計、小吊桶、小石塊、溢水杯、細(xì)線、小燒杯、鐵架臺、水，小唐的操作過程如圖的A、B、C、D所示，而同組的小張設(shè)計了圖E的實驗。實驗步驟ABCD彈簧測力計示數(shù)/N2.00.41.70.7（1）小唐的實驗數(shù)據(jù)為上表，則石塊浸沒受到的浮力為_______N。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)_______初步驗證阿基米德原理（選填“能”或“不能”）；如果考慮到石頭吸水，_________（選填“能”或“不能”）利用此裝置進行實驗并驗證阿基米德原理；（2）在小張同學(xué)的實驗中，如果先將溢水杯裝滿水，不斷向上調(diào)節(jié)升降臺，若測力計A示數(shù)的減小量___________測力計B示數(shù)的增加量（選填“等于”、“大于”或“小于”），便可以驗證阿基米德原理。可細(xì)心的小唐發(fā)現(xiàn)小張溢水杯中的水并沒有完全裝滿，經(jīng)思考，不用重新加水，此實驗________（選填“能”或“不能”）繼續(xù)進行；（3）小張同學(xué)設(shè)計的方案優(yōu)點在于______________________；（4）根據(jù)AC兩個步驟還可以測出石塊的密度。如果交換順序，則測量結(jié)果___________（選填“偏大”、“偏小”或“無影響”）；（5）學(xué)習(xí)阿基米德原理后，小唐還找到了測量密度的新方法，具體操作步驟如下：①水槽中裝入適量水，小燒杯A漂浮在水槽里如圖甲所示，水槽中水的深度為H1；②然后將金屬塊B放在水槽中，如圖乙所示水槽中水的深度為H2；③將金屬塊B撈出直接放入小燒杯A中，如圖丙所示，水的深度為H3；則小唐測量出金屬塊B的密度用物理量表示為ρB=____________。同組的小張同學(xué)提出在實驗步驟丙中，