初中物理阿基米德原理的应用实验题

在“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验中，某同学提出了如下的猜想：①浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度有关；②浮力的大小可能跟物体排开液体的体积有关；③浮力的大小可能跟液体的密度有关。并做了下图所示的实验，请根据要求完成问题

（1）图C中物体所受的浮力为　　N；

（2）由图D和图　　可验证猜想③；

（3）该同学由图B和图C能否得出“浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度有关”的结论？

答：　　（填“能”或“不能”）理由是　　

（4）本实验中盐水的密度　 　kg/m³

小云同学在学习了“阿基米德原理”后，发现用弹簧测力计也可以测出液体的密度。下面是他设计测量盐水密度的实验步骤：

（1）如图甲，把一个合金块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上，测出合金块的重力G＝4.0N；

（2）如图乙，将挂在弹簧测力计挂钩上的合金块浸没在盐水中，记下弹簧测力计的示数F＝　　N；

（3）计算合金块浸没在盐水中所受到的浮力F_浮＝　 　N；

（4）根据阿基米德原理计算该盐水的密度ρ＝　 　kg/m³．（ρ_合金＝8.0×10³kg/m³、g取10N/kg）

实验完成后，小云同学继续思考：如果在步骤（2）中合金块只有部分浸入盐水中（如图丙），则按上述步骤测出的盐水密度比真实值要　　（选填“偏大”或“偏小”）。

如图所示，把一个底面积为S，高为l的长方体浸没在密度为ρ的液体中，上、下表面分别距液面为h₁和h₂，因为液体内部存在压强，所以长方体各表面都受到液体的压力。

（1）分析图中长方体的受力情况，其受到浮力的原因是　　，浮力的方向是　　。

（2）大量的实验结果表明：“浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力”。请从浮力产生原因的角度推导出这一结论。

实验室常用盐水来做浮力实验，小明学习了浮力实验后，利用密度测量的知识在家里设计了一个测定盐水密度的实验。

所用器材用：一个边长为a的正方体小塑料块，两个菜碗，一把刻度尺，水和盐水。

小明拟定的实验步骤如下：

A．往一只菜碗中加入适量的水，让正方体小塑料块漂浮在水面上，在小塑料块的水面位置处做上标记；

B．取出正方体小塑料块，用刻度尺在小塑料块上量出其浸没在水中的深度h；

C．往另一只菜碗中加入适量的盐水，让正方体小塑料块漂浮在液面上，在小塑料块的液面位置处做上标记；

D．取出正方体小塑料块，用刻度尺在小塑料边上量出其浸没在盐水中的深度l，已知水的密度为ρ，则：

（1）正方体小塑料块漂浮在水平面上时所受浮力大小为　，由此可以求出小塑料块的质量m＝　　；

（2）正方体小塑料块所受水的浮力F₁　 　所受盐水的浮力F₂（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

（3）求出盐水的密度ρ′＝　　。

小明想知道花生米的密度，为了使结果更准确，他选择了以下器材：烧杯、清水、天平和砝码、量筒、盐和玻璃棒，并完成了实验。

（1）实验操作步骤如下：

A．把一把花生米放入装有清水的烧杯中，发现花生米沉入水中，这是因为花生米的密度　　水的密度（选填“大于”、“小于”、“等于”）；

B．往烧杯里的水中逐渐加盐，并用玻璃棒轻轻搅拌，直到花生米悬浮在盐水中为止；

C．把天平放在水平台上，调节平衡后称出烧杯和盐水的总质量m₁，如甲图所示，则m₁＝　 　g；

D．从烧杯中倒出一部分盐水到空量筒中，液面如乙图所示，则倒出盐水的体积为　 　cm³；

E．用天平称出烧杯和剩余盐水的总质量m₂＝44g。

（2）通过以上分析，可得出花生米的密度为　 　kg/m³。

（3）以上测量花生米的密度，用到的科学探究方法是（　　）

A．控制变量法    B．转换法    C．理想实验法

为了探究某合金块浸没在水中所受浮力和它排开水的重力之间的关系，并借用水的密度ρ_水求出该合金块的密度ρ_x，某同学进行了如图甲、乙、丙、丁四次测量（弹簧测力计读数分别为F₁、F₂、F₃、F₄）。

（1）你觉得合理的实验顺序是　　；

（2）实验表明，（合金块所受浮力）　 　＝　 　（合金块排开水的重力）（用F₁、F₂、F₃、F₄表示）；

（3）则ρ_x＝　　（用ρ_水、F₂、F₃、F₄表示）。

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。

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）

某小组同学用如图所示装置，研究圆柱体在水中下降的过程中弹簧测力计示数和台秤示数的变化情况。他们使圆柱体在水中缓慢下降，将圆柱体下表面到水面的距离h、弹簧测力计的示数F ₁、台秤的示数F ₂记录在下表中。

实验序号	h（厘米）	F 1（牛）	F 2（牛）
1	1.0	7.7	10.3
2	2.0	7.4	10.6
3	3.0	7.1	10.9
4	4.0	6.8	11.2
5	5.0	6.5	11.5
6	6.0	6.5	11.5

①分析比较实验序号1～4的数据中F ₁、F ₂的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：圆柱体在浸入水的过程中，F ₁ 　　，F ₂ 　　；

②表中实验序号 　　的数据表明，圆柱体在相应的位置已全部浸没在水中；

③表中两组数据间F ₁变化量的大小为△F ₁，相应的F ₂变化量的大小为△F ₂，分析比较实验序号1～6的数据，可得出的结论是：圆柱体在水中缓慢下降的过程中，△F ₁与△F ₂的关系是 　　。当圆柱体处于实验序号6的位置时，所受浮力的大小为 　　牛。

"营养早餐工程"惠及千家万户家住南部山区的小刚也是受益者之一，每周都能喝到政府发给的牛奶。在学习了密度知识以后，小刚利用托盘天平、烧杯和水测量牛奶的密度，他进行了如下操作：

（1）小刚观察到牛奶包装盒上标有 $\mathbf{250}\mathit{mL}$ 字样；

（2）将盒装牛奶放在已经调节好的天平左盘，在右盘中加减砝码后，发现天平仍然不平衡，小刚接下来应该进行的操作是 　　。

（3）天平平衡后，观察右盘中砝码质量和游码在标尺上的位置如图1所示。然后小刚将盒中的牛奶倒入烧杯中，用天平测得牛奶包装盒的质量为 $\mathbf{7}\mathit{g}$ 。则牛奶的密度为 　　。

（4）小刚用这种方法测出的牛奶密度和真实值相比 　　（选填"偏大"或"偏小" $\mathbf{)}$

（5）小刚在学习完浮力知识后，认识了一种测量液体密度的仪器一密度计（如图2所示），将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为液体密度。小刚受到启发，用细沙、水、刻度尺，记号笔、烧杯和平底玻璃管（数量不限），设计实验并完成了测量，请你帮助小刚利用上述器材完成測量牛奶密度的实验。

①写出具体的操作步骤（可以结合简图用文字说明，测量物理量用字母表示）。

②根据上述步骤中所测物理量，写出牛奶密度的表达式推导过程（有必要的文字说明）

③牛奶密度的表达式 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{牛奶}}$ （用已知量测量量表示，比如水的密度用 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}$ 表示）

小宁想测量一只玉石手镯的密度，进行了以下的实验操作：

（1）如图甲所示，小宁把天平放在水平桌面上，看到指针指在分度盘的中线处，于是直接使用天平进行测量。小宁操作的错误是： 　　。

（2）改正错误后，小宁用调节好的天平测量玉石手镯的质量，所用砝码的个数和游码的位置如图乙所示，则玉石手镯的质量为 　　 $g$ 。

（3）小宁测量玉石手镯的体积时遇到了难题，玉石手镯不能放进 $100\mathit{ml}$ 的量筒中，无法测量手镯的体积。请你从天平、烧杯（数量、大小不限）、量筒 $\left(100\mathit{mL}\right)$ 、小木块、水、细线中选用合适器材，找到一种测量手镯体积的方法，写出具体的操作步骤（可以结合画图用文字说明）。

（4）在学习完浮力的知识后，小宁又想到可以利用弹簧测力计、水、烧杯、细线测量玉石手镯的密度。

①用细线拴住手镯挂在弹簧测力计上，用弹簧测力计测出手镯所受的重力 $G$ ；

②将手镯浸没在装有适量水的烧杯内，记录此时弹簧测力计的示数 $F$ ；

③请推导出手镯密度的表达式 ${\rho }_{\mathrm{石}}=$ 　　（用已知量、测量量表示，比如水的密度用 ${\rho }_{\mathrm{水}}$ 表示）。推导过程（测量量用字母表示，推导过程要有必要的文字说明）

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。

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" $)$ 。

【湖北省鄂州市2015年中考物理试题】如图所示是小新同学验证阿基米德原理的一个实验过程图：
（1）如果是你做这个实验，为了减小误差，则图中的操作步骤顺序为            。

（2）图中           两个步骤是为了测量浮力的大小。
（3）下面是小新同学实验时设计的表格及填写的实验数据

实验 次数	物重 G/N	物体浸没水中测力计示数F/N	桶与排出水总重G1/N	空桶重 G0/N	浮力 F浮/N	排开水重 G排/N
1	1.2	0.7	1.1	0.6	0.5	0.5
2	2.0	1.5	1.0	0.6	0.5	0.4
3	2.4	1.7		0.6	0.7	0.7

①请你将该表格第三行数据补充完整。
②小新同学在进行数据分析时，发现第二次实验数据与其他两次反映的规律不相符，为了得到结论，他将第二次实验中G₁的数据改为1.1N，G_排的数据改为0.5N。
请你对他的做法进行评估：                                               ；
如果是你，对这种情况采用的做法是：                                         。