初中物理压强和浮力实验题

为了探究浮力的大小与哪些因素有关，小美同学提出了一些猜想与假设，并进行了一些相关实验。

（1）下列A、B、C、D是小美提出的四个猜想，题中已经写出两个，请写出另外两个。
猜想A：浮力可能与物体浸在液体中的体积有关；
猜想B：浮力可能与物体浸没在液体中的深度有关；
猜想C：浮力可能与液体的__________________有关；
猜想D：浮力可能与物体的__________________有关。
（2）物体在液体中所受浮力可用弹簧测力计测出。小美运用这一知识设计了如图所示的三个实验。回答下列问题：
实验一是想验证浮力的大小与_____________________________的关系；
实验二是想验证浮力的大小与___________________________________的关系；
实验三是想验证浮力的大小与___________________________________的关系；
（3）通过对上述三个实验的分析、归纳，你能得出的实验结论是：
物体在液体中所受浮力的大小跟_________和__________有关，跟物体________无关。

为何漂浮在水面上的竹筷一般都是横躺着而不是竖直的？这一现象引起了小科的思考。

【思考】漂浮在水面上的竹筷只受到重力和浮力的作用，因为它们是一对　　力，所以竹筷应该能够竖直地静止在水面上，但事实并不如此。

【实验】小科以内含金属块的中空细塑料管模拟竹筷进行实验探究。如图所示，把一个质量适当的金属块，固定在一根底端封闭的中空细塑料管内的不同位置后，分别轻轻地竖直放在水和浓盐水中，观察它是否始终保持竖直。观察到的实验现象如表：

	$a$	$b$	$c$	$d$
水	不能	不能	能	能
浓盐水	不能	不能	不能	能

【分析】（1）把金属块和塑料管视为一个物体，金属块位置的改变，会改变物体的　　位置。相同条件下，这一位置越低，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

（2）分析金属块固定在 $c$点时，细管放入水和浓盐水中时的实验现象可知，相同条件下，浮力作用点的位置相对细管底端越　　（填“高”或“低” $)$，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

其实，上述实验现象还需要用杠杆、能的转化等知识来解释，有待于继续研究 $\dots$

在鄂尔多斯车友会举办活动中，张明的自行车停放在烈日下，车胎自己爆裂的事故，他分析后猜想：一定质量的气体，在体积不变时，气体压强与温度有关。根据猜想，他做了如图所示的探究实验：将烧瓶的一端连接在压强计上，用压强计中的水银柱在烧瓶中密闭一定质量的空气。将烧瓶放入水中，给水槽中的水加热，水温上升。每隔一段时间同时用温度计和压强计测量水的温度值（即为瓶中密闭气体的温度值）及密闭空气此时的压强值。在每次测量时都使压强计左侧水银液面保持在图中 $A$点的位置不变，各次测量实验数据记录如下：

气体的温度 ${(}^{°}\text{C})$	20	30	40	50	$\dots$
气体的压强 $\left(\mathit{Pa}\right)$	$1.0\times {10}^5$	$1.03\times {10}^5$	$1.05\times {10}^5$	$1.10\times {10}^5$

（1）实验过程中，瓶中密闭气体的温度是通过测量　        　的温度得到的。

（2）分析上表中实验数据可知，一定量的气体，在　        　保持不变时，　      　。

（3）在炎热的夏天，载重汽车在盘山公路下坡行驶时，要不断往车上喷水，主要是通过水的汽化吸热使轮胎内气体的　      　来减小轮胎内气体的压强，防止爆胎。

小明游泳时发现，人在水中越往深处走就越觉得所受的浮力越大，由此他猜想："浮力的大小可能与物体浸入水中的深度有关或者与物体排开水的体积有关"，于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯和水等器材进行了如图所示的探究。

（1）分析图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力就 　　（选填"越大"或"越小" $)$ 。

（2）小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线，如图所示。

分析图象可知：描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况的图象是 　　（选填" $a$ "或" $b$ " $)$ ；该金属圆柱体所受的重力为 　　 $N$ ，当金属块完全浸没水中后所受的浮力是 　　 $N$ ，金属块浸没水中后所受浮力大小与金属块所处的深度 　　（选填"有"或"无" $)$ 关。

（3）在上述实验的基础上，请你再增加一个实验步骤，用来研究浮力大小与液体密度的关系。

小明和小华利用如下器材探究物体的浮沉条件：

（1）探究石块下沉的条件
①测量石块的重力
用弹簧测力计测出石块的重力
②测量石块受到的浮力
方法一：小明利用量筒测出石块浸没水中排开水的体积，他可用公式           求得浮力；
方法二：小华采用另一方法也测出了石块受到的浮力，其方法是                    ；
③通过比较石块的重力和石块受到的浮力，可知物体下沉的条件。
（2） 探究蜡块上浮的条件
①测量蜡块的重力
小明的方案：用弹簧测力计测出蜡块的重力。
小华的方案：用天平测出蜡块的质量，求出重力。
你支持           的方案，理由是                                          。
②测量蜡块受到的浮力
小明在量筒中放入适量的水，把蜡块放入水中，待静止时测出蜡块排开水的体积，求得浮力。你认为上述操作中存在的问题是                                ，正确的方法是                                                    。

小强利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点．实验前，他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上，如图甲所示．

（1）当他将金属盒浸没于水中后．发现U形管两端液面如图乙所示的情景，则实验装置可能出现了______________问题．
（2）排除故障后．他重新将金属盒浸没于水中，发现随着金属盒没入水中的深度增大，U形管两边液面的高度差逐渐变大，如图丙所示，由此可知液体内部的压强与______________有关．
（3）接着小强要探究液体内部压强与液体密度的关系，则应保持____________________不变．
（4）小强保持丙图中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，实验情形如图丁所示．比较丙、丁两次实验，小强得出了：在同一深度，液体的密度越大，其内部的压强越大的结论．你认为他的结论是否可靠？______________．原因是： _________．

为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：天平、烧杯、金属块、细线、水及其他简单辅助器材．实验步骤如图：（g取10N／kg、ρ_蜡<ρ_水）

（1）金属块的重力为________牛．
（2）金属块浸没在水中时排开水的体积为______厘米³．
（3）用公式F_浮＝ρ_水gV_排计算金属块浸没在水中受到的浮力，大小为_________牛．
（4）比较金属块浸没时浮力和重力大小，可知金属块浸没在水中时会________（填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）．
（5）用此方案探究蜡块浮沉条件，需改进之处是                             ．

科技小组的同学利用一个两端开口的金属盒、橡皮膜、两个置于同一水平桌面的完全相同的容器（分别装有 $A$ ， $B$ 两种液体），探究液体压强及浮力等相关问题。

（1）将金属盒的一端扎上橡皮膜，并将橡皮膜朝下，竖直浸入 $A$ 液体中。缓慢向下压金属盒（未浸没），感觉用力逐渐变大。从上端开口处观察到橡皮膜的凹陷程度越来越大，这说明：液体的压强随 　　的增加而增大，此过程中金属盒所受的浮力 　　（选填"变大"、"变小"或"不变" $)$ 。松手后，金属盒静止时漂浮在 $A$ 液面上，此时分别在金属盒和容器上记下液面所在位置 $M$ 和 $P$ ．如图甲所示。

（2）将金属盒从 $A$ 液体中取出，橡皮膜朝下竖直浸入 $B$ 液体中，金属盒静止时也漂浮在液面上，分别在金属盒和容器上记下液面所在位置 $N$ 和 $Q$ ，如图乙所示。

（3）对比标记 $P$ 和 $Q$ ，发现两次金属盒漂浮时，两容器中液面高度相同，对比标记 $M$ 与 $N$ ，发现金属盒浸入 $A$ 液体中的体积较大。则金属盒漂浮在 $A$ ， $B$ 两液面时，液体对容器底部的压强大小关系为 $p_A$ 　　 $p_B$ ；橡皮膜在 $A$ 液体中的凹陷程度 　　橡皮膜在 $B$ 液体中的凹陷程度。

在“阿基米德原理”一节的学习中，我们经历了阿基米德原理表达式的推导和“验证阿基米德原理”的实验。
①如图所示，一个边长为a的正方体物块浸没在密度为ρ_液的液体中。请根据浮力产生的原因和液体内部压强的规律，推导出它所受的浮力大小与物体排开液体所受重力大小的关系。________

②在“验证阿基米德原理”的实验中，使用图中所示的溢水杯和小烧杯接收被测物块排开的水。为减少误差，要求“在浸入被测物块前，要使溢水杯中的水面恰好与溢水口相平”，请写出达到该要求的操作要点_____________________。

③图中为小王实验步骤的示意图，其中“步骤B”的目的是：测出__________________。若图中弹簧测力计的四个示数值F₁、F₂、F₃、F₄满足关系式__________________时，则可以验证阿基米德原理。

小聪同学在学习了阿基米德原理时想到“物体受到浮力大小可能还跟物体的密度有关”，他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块（已知铜的密度大于铁的密度），进行了如图的实验．

（1）步骤C中的铁块在水中所受到的浮力为     N．
（2）验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关？
小聪应该选取图中的      等步骤（填字母符号）进行对比，根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块受到的浮力       （选填“大于”、“等于”或“小于”）铁块受到的浮力．由此得出物体所受的浮力大小与物体的密度       （选填“有关”或“无关”）．
（3）按照图中的A、C、D步骤实验，可以得出的结论是：                     ．

某同学要测量一块密度为 $\rho =7.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$的铁块的质量。

（1）他把天平放在水平桌面上，将游码移到标尺左端零刻度线处，如果天平指针偏左，应该向　     　（填“左”或“右”）调节平衡螺母。

（2）称量时天平平衡后，放在右盘中的砝码与游码位置如图所示，则铁块的质量为　　 $g$，体积为　      　 $c{m}^3$。

（3）如果把此铁块挂在弹簧测力计下浸没在水中，弹簧测力计对铁块的拉力为　　 $N$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

中国80后小伙杨光硕利用电商平台，把家乡的土鸡蛋推向全国市场。土鸡蛋比普通鸡蛋营养价值高，那土鸡蛋的密度是不是也比普通鸡蛋大呢？小梦从网上购买了家乡的土鸡蛋，与学习小组的同学们一起测量土鸡蛋的密度。他们找来一架天平和一盒砝码，但缺少量筒，于是又找来一个烧杯、胶头滴管和一些水。他们利用这些仪器测量土鸡蛋的密度，请你和他们一起完成实验。

（1）把天平放在 　　台上，把游码放到标尺左端的 　　处，调节天平的 　　，观察到指针指在 　　，表示横梁平衡。用调节好的天平测出一颗土鸡蛋的质量 $m_0$ 。

（2）如图所示，设计测土鸡蛋体积的步骤如下：

①在烧杯中装入适量的水，并在水面的位置做好标记，用天平测出烧杯和水的总质量 $m_1$ ；

②把土鸡蛋轻轻放在装有水的烧杯中，倒出超过标记处的水，并用胶头滴管使烧杯中的水面恰好到标记处，再用天平测量此时烧杯、水和土鸡蛋的总质量 $m_2$ ；

（3）土鸡蛋的密度表达式是 $\rho =$ 　　（用所测量的物理量符号表示，水的密度 ${\rho }_{水})$ 。实验结束后，有同学发现土鸡蛋有一定吸水性，则所测量的密度值将 　　（选填"偏大"或"偏小" $)$ 。

某同学用图所示的实验装置探究“浮力的大小与物体排开液体的体积的关系”，实验中物体排开液体的体积可由物体上的刻度线显示出来。小刚通过实验得到了表一中的实验数据。
表一

实验 次数	酒精的密度 ρ/（kg/m^3）	物体排开液体 的体积V/m^3	物体的重力 G/N	测力计的示数 F/N	浮力 F浮/N
1	0. 8×10^3	40	2	1.7	0.3
2		50	2	1.6	0.4
3		60	2	1.5	0.5

（1）分析表一中的实验数据，小刚得出的实验结论是：______________________。
（2）小刚在和小强进行交流时发现，小强虽然和自己得出了相同的实验结沦，但实验中使用的液体和记录的实验数据并不完全一样。表二为小强记录的实验数据。
表二

实验 次数	水的密度 ρ/（kg/m^3）	物体排开液体 的体积V/m^3	物体的重力 G/N	测力计的示数 F/N	浮力 F浮/N
1	1 ×10^3	40	2	1.6	0.4
2		50	2	1.5	0.5
3		60	2	1.4	0.6

他们在对两人的实验数据进行综合分析后，发现：浮力的大小除了与排开液体的体积有关外，还与___有关。
(3)在对比两人数据时他们还发现，即使在不同液体中，物体也能受到一样大的浮力。而且浮力大小相等时，酒精的密度小，排开酒精的体积就大；水的密度大，排开水的体积就小。受此启发，小强提出了关于浮力大小的一个新的猜想：浮力的大小可能跟____________________________相等。
(4)于是，两人又用下图所示装置进行了多次实验，发现每次实验中弹簧测力计的四个读数F ₁、F₂、F₃、F₄之间都满足关系式__________________，由此验证了小强新的猜想是正确的。实验后发现他们得到的实验结论和阿基米德原理是一致的。

(5)阿基米德原理作为浮力的普遍规律，表一、表二中的实验数据都应符合这一实验结论。小刚却发现表一中1、3两次数据与这一实验结论并不相符。他与小强仔细分析后认为，这是由于实验中测量存在误差引起的。请写出一个引起测量误差的具体原因：_____________________________________________。

为了探究浮在液面上的物体排开液体的质量与哪些因素有关，某小组同学选用甲、乙两物体(m_甲<m_乙)做了如图所示的一组实验。他们先在溢水杯中加满水，将一个空烧杯放在电子台秤上并调零[如图(a)所示]；接着将甲、乙分别放入水中测出它们排开水的质量，实验过程及现象如图(b) 、(c)所示。然后，他们用酒精重复上述实验，实验过程及现象分别如图(d)、(e)所示。

(a)                 (b)             (c)               (d)               (e)
①分析比较图(b)与(d)[或(c)与(e)]中的实验现象及相关条件，可归纳得出的初步结论是：                         ；
②分析比较图(b)与(c)[或(d)与(e)]中的实验现象及相关条件，可归纳得出的初步结论是                         。

为了研究物质的某种特性，某同学测得四组数据填在了下表中：

实验次数	物体	质量m/g	体积V/cm^3	质量/体积（m/V）g/cm^3
1	铝块1	54	20	2.7
2	铝块2	108	40	2.7
3	松木块1	108	216
4	松木块2	10	20

（1）请完成表格中“质量/体积”一栏（填上相应的数值）
（2）比较第1、2（或3、4）两次实验数据，可以得出结论：同种物质，它的质量和体积比值      ；
（3）比较1、2、3、4的实验数据，可以得出结论：不同的物质，它们的质量和体积的比值      ．