初中物理压强和浮力实验题

2016年5月27日在越南中部的义安省，一条15米长、2米高的活鲸鱼突然遇到退潮，搁浅在沙滩上了。对鲸鱼搁浅的原因，小天和小江展开讨论，猜想浸入水中的物体所受的浮力与水的多少有关，并分别进行了探究。

Ⅰ．小天的探究过程如下：

（1）在标有刻度的烧杯A、B内均倒入体积为50mL的水：

（2）将相同物体分别放入A、B烧杯内的水中，静止时分别如图甲、乙（乙中物体未与容器底密合）。

请根据小天的实验过程填写下表：

A或B烧杯中水重G/N	图甲中物体所受浮力F 浮 1/N	图乙物体所受浮力F 浮 2/N
0.5	0.5

根据实验数据，小天认为，浮力的大小跟水的多少 　 　（填"有关"或"无关"）

Ⅱ．小江的探究过程如下：

（1）将重为4N的物体浸入装有适量水的容器中静止，弹簧测力计示数为F ₁，如图丙；

（2）减少容器中的水量，物体静止时，弹簧测力计示数变为F ₂，如图丁。

请根据小江的实验过程填写下表

物理量	图丙	图丁
物体所受浮力F 浮/N	1.4
物体排开水的体积V/m ^3	1.4×10 ^﹣ ^4

根据小天和小江的实验数据，你认为鲸鱼搁浅的原因是 　 　。

①海边的水太少，产生的浮力也很少

②水位下降，导致鲸鱼的重力变大

③水位下降，导致鲸鱼浸入海水中的体积减少。

图甲为研究匀速直线运动的实验装置，一个半径为2cm的球由于磁铁的吸引静止在盛水的玻璃管底，水深1m。移除磁铁后，球在玻璃管中上升，图乙为球在露出水面前运动速度与时间的关系图象，其中v₀＝0.05m/s，水的密度为1.0×10³kg/m³，求：

（1）移除磁铁前，玻璃管底受到水的压强；

（2）球在玻璃管上升过程中前4s的平均速度；

（3）已知球上升时受到水的阻力与其速度的关系为f＝kv，球的体积用V，水的密度用ρ₀表示，请推导球的密度表达式（用字母表示）

小张在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。

实验器材有：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。

实验步骤如下：

①用刻度尺测出竹筷的长度 $L$

②竹筷的下端缠上适量的细铅丝

③把自制的密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度 $h_1$（如图所示）

④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度 $h_2$

根据上面的步骤回答下列问题：

（1）竹筷下端缠上适量的细铅丝，主要目的是　　（选填“降低重心”或“增大支撑面” $)$使竹筷能竖直漂浮在液面。

（2）密度计是利用浮力　　重力的条件工作的，竹筷下表面受到水的压强　　竹筷下表面受到盐水的压强（均选填“大于”、“等于”、或“小于” $)$

（3）被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积　　（选填“越小’”或“越大” $)$

（4）被测盐水的密度表达式： ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（不计铅丝体积，水的密度为 ${\rho }_{水})$

在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验时，同学们利用小桌、海绵、砝码等器材做了如图所示的系列实验。

（1）同学们是根据　　来比较压力作用效果的。

（2）观察比较图甲、乙的情况可以得到的结论是：受力面积一定时，　　，压力的作用效果越明显。

（3）要探究压力的作用效果跟受力面积的关系，应比较　　两图的实验，得到的结论是：　　。

小明用图示装置探究浮力大小与深度的关系，细线体积、重力及滑轮摩擦不计。实验步骤如下：

A．用测力计测出长方体空心塑料块的重力为0.5N。

B．在底部固定有滑轮的容器中装适量的水。

C．用一根细线穿过滑轮将塑料块与测力计连接起来。

D．往容器中注水，待水面平静时记录塑料块底部所处的深度及测力计的示数。

E．多次重复步骤D的实验操作。

实验数据记录如表。

塑料块底部所处深度（cm）	2	3	4	5	6	7	8
测力计示数（N）	0	0.25	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
浮力（N）	0.5	0.75	1	1	1	1	1

（1）实验中滑轮的作用是 　 　。

（2）本实验是通过测量拉力间接测出浮力，以下测量方法与之不同的是 　 　。

a．用测力计测量物体受到的重力

b．用测力计测量水平面上匀速直线运动物体受到的摩擦力

c．用量筒测量液体的体积

（3）分析实验数据可知，塑料块受到的浮力与所处深度 　 　（选填"有关"或"无关"）

在探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中，小明的实验步骤如下：

如图甲，用弹簧测力计测出物体所受的　　。

如图乙，读出物体浸没在水中时弹簧测力计的示数计算出物体所受的　　。

如图丙，测出　　。

如图丁，测出小桶所受的重力，计算出　　。分析归纳，得出结论。

小明的实验顺序存在不足，你认为更合理的顺序是　　，实际操作过程中，还需要注意的问题有（请说出一条）　　。

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 $T_1$ ，小桶与石块的总重记为 $G$ ，则 $T_1$ 　 $=$ 　 $G$ （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 $T_2$ ，则 $T_2$ 　　 $T_1$ （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）

如图是探究浮力大小与哪些因素有关的实验：

（1）图甲中，用弹簧测力计测得物体 $A$ 的重为 　 　 $N$ ；把物体 $A$ 浸没在水中时，弹簧测力计示数如图乙所示，则此时物体 $A$ 受到的浮力大小为 　　 $N$ 。

（2）观察乙图和丙图的弹簧测力计示数，可知浮力的大小与物体浸没在水中的 　　无关。

喜欢书法的小明同学用压纸石块设计了如下测量与探究活动，如图所示：

（1）小明在学校用天平和量筒测量压纸石块的密度：

①将托盘天平置于水平桌面上，游码移至零刻度处，发现指针偏向分度盘的右侧，他应将平衡螺母向

　　（选填“左”或“右” $)$调，直至横梁平衡；

②将石块放在天平的　　（选填“左”或“右” $)$盘，在另一盘中增减砝码并移动游码，直至横梁再次平衡，此时砝码和游码如图 $a$所示，则石块的质量 $m=$　　 $g$；

③他在量筒中装入40 $\mathit{mL}$的水，将石块缓慢浸没在水中，如图 $b$所示，则石块的体积 $V=$　　 $c{m}^3$，由密度公式 $\rho =\frac{m}{V}$可算出它的密度。

（2）小明回家后用操作方便、精确度高的电子秤和同一块压纸石块，探究“影响浮力大小的因素”。

①他将搅匀的糖水装入柱形杯中，置于电子秤上，如图 $c$所示；

②用体积不计的细线系好石块，缓慢浸入糖水至刚好浸没，电子称示数逐渐增大，则糖水对杯底的压力

　　（选填“逐渐增大”、“保持不变”或“逐渐减小” $)$，说明石块所受浮力大小与　　有关。如图 $d$所示位置，石块所受浮力大小为　　 $N$；

③他将石决沉入杯底，松开细线，如图 $e$所示，便开始书写探究报告：

④完成探究报告后，他将石块从糖水中慢慢提起。细心的小明发现石块离开杯底至露出液面前，电子秤示数一直减小，这说明石块在放置一段时间的糖水中所受浮力的大小与浸没深度　　（选填“有关”、“无关” $)$，造成这个结果的主要原因可能是　　。

小张在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。

实验器材有：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。

实验步骤如下：

①用刻度尺测出竹筷的长度 $L$

②竹筷的下端缠上适量的细铅丝

③把自制的密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度 $h_1$（如图所示）

④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度 $h_2$

根据上面的步骤回答下列问题：

（1）竹筷下端缠上适量的细铅丝，主要目的是　　（选填“降低重心”或“增大支撑面” $)$使竹筷能竖直漂浮在液面。

（2）密度计是利用浮力　　重力的条件工作的，竹筷下表面受到水的压强　　竹筷下表面受到盐水的压强（均选填“大于”、“等于”、或“小于” $)$

（3）被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积　　（选填“越小’”或“越大” $)$

（4）被测盐水的密度表达式： ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（不计铅丝体积，水的密度为 ${\rho }_{水})$

暑假假期，小东全家驾车从乌鲁木齐到喀纳斯游玩，出发前，爱学习的小东收集了相关数据，整理成下表，请你根据表中数据完成相关计算。

轿车质量 $\left(\mathit{kg}\right)$	1500
车轮与地面接触总面积 $\left(m^2\right)$	0.15
乌鲁木齐到喀纳斯距离 $\left(\mathit{km}\right)$	720
预设行车速度 $(\mathit{km}/h)$	90
匀速行驶时受到的阻力 $\left(N\right)$	2000

（1）轿车静止时对水平地面的压强 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$；

（2）若轿车匀速行驶，求驶完全程牵引力所做的功；

为了验证"浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关"，小明选用如图所示的圆柱体 $A({\rho }_A>{\rho }_{水})$ 、弹簧测力计和装有适量水的烧杯进行实验。

（1）以下是他的部分实验步骤，请你帮他补充完整：

①将圆柱体 $A$ 悬挂在弹簧测力计下，静止时记录弹簧测力计的示数为 $F_1$ 。

②将圆柱体 $A$ 下部的一格浸入水中，圆柱体不接触容器，静止时记录弹簧测力计的示数为 $F_2$ 。

③ 　   　，静止时记录弹簧测力计的示数为 $F_3$ 。

（2）由 $F_1-F_2$ 　　 $F_1-F_3$ （选填" $=$ "或" $\ne$ " $)$ ，可以验证"浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关"。

水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺和装有适量水的 $A$ 、 $B$ 两个烧杯。小亮学习了液体内部压强跟哪些因素有关的知识后，又提出了新的猜想，为此他利用提供的实验器材进行了如下实验探究。

①将微小压强计的探头放入 $A$ 烧杯的水中，探头到烧杯底的距离 $L$ 为 $6\mathit{cm}$ ，如图甲所示，记录微小压强计 $U$ 形管两侧的液面高度差 $h_1$ ；

②将微小压强计的探头放入 $B$ 烧杯的水中，探头到烧杯底的距离 $L$ 为 $10\mathit{cm}$ ，如图乙所示，记录微小压强计 $U$ 形管两侧的液面高度差 $h_2$ ；

小亮发现 $h_1$ 大于 $h_2$ ，于是小亮得出结论"液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离 $L$ 有关"。

请你利用这些器材，设计一个实验证明小亮的结论是错误的。写出实验步骤和实验现象。

按要求填空。

（1）图所示，体温计的示数为　　。

（2）图所示，缓慢改变　　，通过观察细线的方向来判断重力方向。（答案合理即可得分）

（3）图所示，奥斯特实验揭示了　　。（答案合理即可得分）

（4）图所示，比较（a）、（b）实验可知：液体内部的压强大小与　　有关。

小曼利用符合实验要求的圆柱体物块、石子、细线、量筒和适量的水测量某未知液体的密度。如图是小曼正确测量过程的示意图。已知水的密度为 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ 。实验过程如下：

①将适量的水倒入量筒中，如图甲所示，记录量筒中水的体积。

②将拴有石子的物块置于量筒内的水中，如图乙所示，量筒中水面所对应的示数为 $66c{m}^3$ 。

③将待测液体倒入另一量筒中，如图丙所示，记录量筒中待测液体的体积。

④将上述石子和物块擦干后，置于量筒内的待测液体中，如图丁所示，量筒中液面所对应的示数为 $70c{m}^3$ 。

由以上实验可知：

（1）石子和物块在水中所受的总浮力为 　    　 $N$ ；

（2）待测液体的密度为 　　 $\mathit{kg}/m^3$ 。