初中物理阿基米德原理的应用实验题

在“验证阿基米德原理”的实验中，实验操作如图所示，某同学填写的实验报告（部分）如下，请完成空格处的内容。

量筒内注入适量的水，将一木块放入水中，水面达到的刻度是V₁，如图1—5—18（a）所示；再将一金属块投入水中，水面达到的刻度是V₂，如图（b）所示；若将金属块放在木块上，木块恰好没入水中，这时水面达到的刻度是V₃．如图（c）所示．金属密度＝________．
　　
（a）　　　　（b）　　　　（c）
图1—5—18

图所示是有关浮力的小实验：

（1）在薄塑料袋（塑料袋的重力和体积忽略不计）中装满水并扎紧．用弹簧测力计将它提起后静止．由图12(a)可知水袋所受重力的大小_______N；将水袋慢慢浸入水的过程中（不碰容器壁），水袋受的浮力渐渐变_______；当水袋全部浸没水中时（不碰容器底），由图12(b)可知弹簧测力计的示数为_______N，此时水袋所受浮力的大小为_______N。
（2）此水袋浸没在水中后移去弹簧测力计，水袋在水中会       （填“上浮”“悬浮”或“下沉”）

某同学想测出一块玉石的密度，他采用了如下方法：

（1）如右图甲用细线拴住玉石块，用弹簧秤测出其所受重力，这时弹簧秤示数是_______N，从而可计算出玉石块的质量。
（2）如图乙所示让玉石块完全浸入水中，从图中弹簧秤的示数可计算出玉石块所受的浮力是__________N。
（3）根据阿基米德原理可知玉石排开的水受到的重力为     N；被排开水的体积是          m³；利用以上测量数据可计算出玉石块的密度是_______________kg/m³。
（4）请你举出生产或生活中应用阿基米德原理的一个实例：
                                                   。

阅读短文，回答文后问题
孔明灯
我国汉代曾发明过一种用做军事信号的“孔明灯”，它其实就是一种灯笼．先用很轻的竹篾扎成框架，再用纸糊严，并在下面留口．在灯笼的下面固定一个小碟，在碟内放入燃料．点燃后，当灯笼内的空气被加热到一定温度时，灯笼就能腾空而起．灯笼受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算，即F_浮=ρ_空气gV （本题g取10N/kg）．温度为20℃时，空气密度为1.2kg/m³，下表给出了一些空气密度和温度的对应关系．

温度/℃	90	100	110	120	130
密度/kg·m^-3	0.97	0.94	0.91	0.88	0.85

（1）为了更容易起飞，孔明灯所用燃料选择的主要依据是（   ）
A．质量      B．密度     C．热值      D．比热容
（2）根据表格中的数据，在坐标图中作出空气密度和温度关系的图像．

（3）如图a所示的孔明灯体积大约为0.02m³，环境气温为20℃，则孔明灯受到的空气浮力为    N．
（4）上题中孔明灯制作材料和燃料总质量为6g，灯内空气的温度要达到    ℃，孔明灯才能起飞（忽略燃料质量的变化）．

在一次物理兴趣小组的活动中，张老师为同学们提供了如图14所示器材：利用这些器材同学们可探究很多物理规律，请从其中选择你所需要的两组器材(每组都可包括1～8个器材，只填所选器材的编号)，并针对你所选择的器材提出相对应的两个探究课题。

(1)选择器材___   ______，探究___________                _____；                              (2)选择器材            ，探究________         _      _______ 。

某小组同学通过实验研究圆柱体浸入液体的过程中测力计示数的变化情况。如图所示，他们将高H位0.10米的圆柱体A挂在测力计下，逐步改变其下表面到液面的距离h，读出相应的测力计示数F，将h和F记录在表一中。然后，他们变换液体重复实验，将数据记录在表二中。为进一步研究F和h的关系，他们计算了相邻两次实验中h及F的变化量和，并将结果分别记录在表一和表二的后两列中。（已知）


① 实验序号2和13所空缺的数据分别为 （10） 、 （11） 。
② 分析比较实验序号4、5、6、7与8或14、15、16、17与18等数据中F与h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：在圆柱体浸入同种液体的过程中，    （12）        。
③ 请进一步综合分析表一、表二的相关数据，并归纳得出结论。
（a）分析比较实验序号3~8或13~18中与的数据及相关条件，可得出的初步结论是：                            （13）                                 。
（b）分析比较实验序号3~8和13~18中与的数据及相关条件，可得出的初步结论是：                            （14）                                 。
④ 他们继续分析实验序号9和10或19和20的数据及相关条件，发现圆柱体浸入液体后，当h满足一定条件时，F不再随h而变化。         
为进一步研究h所满足的条件，需添加的器材为  （15） （选填“甲”、“乙”或“丙”）。

器材：圆柱体甲  高H=0.10米；
圆柱体乙  高H=0.20米；
圆柱体丙  高H=0.10米。
请在表三的第二列填入拟进行实验的数据，以达到研究h所满足条件的目的。   

学习浮力的应用时，老师让同学们“观察密度计（如图）的结构特点，并练习使用密度计测量液体的密度”。小明经过观察发现：

（1）密度计的外型是一根两端封闭、上端有刻度部分粗细均匀的玻璃管。管的底部封存少许铅粒，这样做目的是          　   。
（2）密度计另一个特点，刻度由上至下数值逐渐     　   。
小明对上述现象做了下列解释：
（３）漂浮在液体中的密度计，受力特点是            。密度计所受的重力不变，浮力也不变。密度计漂浮在密度大的液体中，排开液体体积     。
（4）学了液体密度计的使用后，老师又向同学们提出一个问题：给一杯水、一些盐、一颗绿豆，请同学们设计实验测出这颗绿豆的密度。请你写出实验的思路。

在探究有关浮力的实验中：
（1）          如图所示，小明做了这样一个小实验：在水桶中装多半桶水，用手把空的饮料罐按入水中，体会饮料罐所受浮力及其变化，同时观察水面高度的变化。依据这个小实验，对“浮力的大小与什么因素有关?”这一问题，你做出的猜想是______________。

（2）为验证阿基米德原理，实验需要比较的物理量是______________。
（3）下图是验证阿基米德原理的一个实验过程图，通过图中_____________两个步骤测出了浮力（选填代号即可）。

（4）小明同学利用上面实验中的器材和木块，进一步探究了漂浮在水面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理。但实验过程中有一个步骤与上图不同，这个步骤是_____________________（选填代号即可）。

2010年11月广州亚运会的场馆建设其中大部分的场馆建设都大量用了一种特殊的低合金高强度钢－Q460。好动脑筋的小明找到一段Q460钢材柱体，横截面积是一不规则多边形，现有一把刻度尺，但无法直接测量柱体的横截面积。小明为测其横截面积，在柱体侧面画了A、B两条横线，并用细线把柱体悬吊在测力计上.他把柱体缓慢浸入水中并始终保持柱体竖直，当水面到达A横线时，记下了测力计示数F_A。为测出横截面积，还需继续完成两个测量步骤。

（1）请把这两个步骤写在下面，并用字母表示所测的物理量：
步骤1：                                         ；
步骤2：                                          。
（2）请通过计算，得出所测横截面积的表达式。

小明家中装修留下了一些大小不一的玻璃板。小明想要测出玻璃板的密度，于是他把一块厚玻璃板用细线系着挂在弹簧测力计下方，测得示数为2.5N，手持弹簧测力计的上端，把玻璃板浸没水里，测得弹簧测力计示数为1.5N，则玻璃板浸没在水中时受到的浮力是          N；玻璃板的密度为               kg/m³。

一空心铜球重4.9牛，体积为500厘米³，把它放入水中后，它是上浮、悬浮还是下沉？如浸入密度为1.2×10³千克／米³的盐水中，球静止后受到的浮力是多大？

在“验证阿基米德原理”的实验中，请填写空格处的内容。
①　实验目的：用实验来定量研究，浸没在液体中的物体受到的浮力与它排开的液体所受　　（1）　　之间的关系。
②　实验器材：　　（2）　　、量筒、金属块、细线和水。
③　某同学在弹簧测力计下端用细线悬挂一块金属块，记下弹簧测力计的示数F₁；将金属块完全浸没在量筒内的水中，记下弹簧测力计的示数F₂，则金属块所受的浮力表达式为F_浮＝　　（3）　　。
④　该同学在量筒中盛适量的水，记下水面的示数V₁，将金属块浸没在水中后，记下水面的示数V₂， (V₂－V₁)表示了金属块排开水的体积。如果用ρ_水表示水的密度，那么金属块排开水所受重力的表达式为　　（4）　　。最后，比较金属块排开的水所受的重力与弹簧测力计示数减小量之间的数量关系。