初中物理浮力大小的计算实验题

如图是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。

（1）如图甲，物体重　 $N$；

（2）如图乙，把物体浸没在水中时，弹簧测力计的示数为 $3.2N$，物体受浮力的大小为　　 $N$；

（3）分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得：物体受浮力的大小与　　有关；

（4）若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关，应选择图中　　（填字母）两个物体，并将它们浸没在同种液体中，测出其所受浮力的大小来进行比较。

小华探究物体受到的浮力F_浮与物体浸入水中深度h的关系。下表中是该实验获取的部分数据，请你根据数据归纳出：当这个物体________时，物体受到的浮力与物体浸入水中深度的关系式F_浮＝________。

h/10^－2m	1	2	3	4	5	6	7	8	9
F浮/N	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.2	1.2	1.2

 

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，物体浸没在水中时，所受到的浮力为　 　N；如果直接将该物体投入水中，该物体将　 　（填“上浮”“悬浮”或“下沉”）；从图乙、丙可以看出浮力的大小与液体的　 　有关．

如图所示，小李在实验室中做了如下实验：

①用弹簧测力计测出物体 $A$受到的重力；

②用弹簧测力计测出物体 $A$浸没在水中时受到的拉力；

③用天平称量出酒精和容器的总质量；

④物体 $A$仍然挂在弹簧测力计下，浸没在酒精中，但不触底，容器中的酒精也未溢出，通过增减砝码和移动游码，仍使天平保持平衡。根据以上实验步骤回答下列问题：

（1）物体浸没在水中所受的浮力 $F_1=$　　 $N$；浸设在酒精中所受的浮力 $F_2=$　　 $N$；

（2）当物体 $A$浸没在酒精中，天平仍保持平衡时，右盘中只有两个砝码，其质量分别为　　、　　 $g$，此时游码在标尺上指示的质量值是　　 $g$．（已知酒精的密度为 $0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

两组同学在做实验：一组同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验：
小刚等同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和酒精)，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。下图表示探究过程及有关数据。

（1）分析②、③、④，说明浮力大小跟_______有关。
（2）分析_______，说明浮力大小跟液体的密度有关。
（3）物体完全浸没在酒精中所受的浮力是_______N。
另一实验小组四位同学想探究课桌面与课本间滑动摩擦力的大小与压力的关系。
（1）将一名同学的物理课本放在水平桌面上，通过弹簧测力计水平匀速拉动课本，此时弹簧测力计的示数是2N，课本与桌面间的摩擦力大小为＿＿＿ N。
（2）在原来的课本上又放了另一名同学同样的课本，以改变课本与桌面间的压力，这种方法＿＿＿（选填“可行”或“不可行”）。
（3）通过多次实验，她们得到下表所示的实验数据：

	课本册数 1 2 3 4 弹簧测力计示数/N 2 4 6 8

 

 
分析表格中数据可以得出结论：课本与桌面间压力越大，它们间滑动摩擦力       。                 

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）　　。

小明用天平和量筒测量一个外形不规则且不溶于水的固体的密度（已知该固体的密度小于水的密度）。

（1）测量过程如下：

①将天平放在水平桌面上，把游码调至标尺左端的零刻度线处，调节平衡螺母，使指针指在分度盘的　　，天平平衡。

②把该固体放在天平左盘，平衡时右盘砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示，该固体的质量为　　 $g$。

③用量筒测该固体的体积时，用细线将小金属球绑在固体下方（具体测量过程如图乙所示）。该固体的体积为　　 $c{m}^3$。

④该固体的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

（2）实验结束后，小明没有利用天平和量筒，用弹簧测力计，细线、烧杯和足量的水又测出了小金属球的密度，具体过程如下：

①用细线系着小金属球，将其挂在弹簧测力计下，测出小金属球的重力 $G$；

②在烧杯中装入适量的水，将挂在测力计下的小金属球完全浸没在水中（小金属球没有碰到烧杯底和侧壁），读出弹簧测力计示数 $F$；

③该小金属的体积 $V_{\mathit{小金属球}}=$　　（用字母表示，水的密度为 ${\rho }_{水})$；

④该小金属球的密度 ${\rho }_{\mathit{小金属球}}=$　　（用字母表示，水的密度为 ${\rho }_{水})$。

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下的猜想：

A．可能与物体浸没在液体中的深度有关；

B．可能与物体的密度有关；

C．可能与物体的体积有关；

D．可能与物体排开液体的体积有关；

E．可能与液体的密度有关．
为了验证上述猜想，小华和同组同学利用体积相等的实心金属圆柱体甲、乙，弹簧测力计，一杯水，一杯盐水，细绳等器材做了如图22所示的实验．

（1）分析①②两次实验的数据，可以发现圆柱体甲的密度   （选填“大于”、“等于”或“小于”） 圆柱体乙的密度．
（2）分析比较实验①⑤与②⑥，可以验证猜想   是错误的（填字母）．
（3）分析比较实验③④，可以验证猜想   是正确的；分析比较实验     可得：浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关．由此进一步推想，浮力大小与                力有关．

小明和小华分别利用重为1N的橡皮泥、弹簧测力计、细线、烧杯和水等器材探究浮力大小与物体形状的关系。他们将各自的橡皮泥依次捏成圆锥体和圆柱体进行实验，实验过程及相关数据如图所示。请你解答下列问题：

（1）图A中橡皮泥所受浮力的大小为_____N。
（2）他们经过交流发现实验结论不一致，你认为_____的实验方案得出的结论更可靠，另一方案得出的结论不可靠的主要原因是_________________________。

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：
                                                   。

某同学按照如图所示的操作，探究影响浮力大小的因素。

（1）物体受到的重力为　　 $N$。

（2）物体全部浸没在水中时，受到的浮力是　　 $N$。

（3）由　　两图可得出结论：物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。

（4）由　　两图可得出结论：物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。

（5）由 $D$、 $E$两图可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的　　有关。

小明同学在探究浮力的实验中：

（1）如图甲，把半径为 $3\mathit{cm}$、密度均匀的实心小球 $A$用细线挂在弹簧测力计上，测得其重力为　　 $N$，他用手竖直向上轻轻托起小球，弹簧测力计示数将变　　。

（2）他又将小球 $A$缓慢放入盛有适量水的烧杯中，弹簧测力计的示数逐渐变小，说明小球受浮力作用且浮力的方向是竖直向　　，当小球顶部距水面 $7\mathit{cm}$时，弹簧测力计示数为 $1.9N$，如图乙，小球受到的浮力大小是　　 $N$。

（3）为进一步研究浮力产生的原因，小明自制了薄壁实验箱，左右分别是柱形箱 $B$和 $C$， $B$箱下部有一圆孔与 $C$箱相通，他将上下表面是橡皮膜的透明空心立方体 $M$放在圆孔上紧密接触，并向 $B$箱中加入适量的水使 $M$浸没且沉在箱底，如图丙。现往 $C$箱加水至与 $M$下表面相平时， $M$下表面橡皮膜　　（选填“受到”或“不受” $)$水的压力作用；继续向 $C$箱中加水至 $M$上下表面橡皮膜形变程度相同时，则 $M$上下表面受到水的压力　　（选填“相等”或“不相等” $)$；再向 $C$箱中加一定量的水， $M$上下表面形变程度如图丁，则下表面受到水的压力　　（选填“大于”“小于”或“等于” $)$上表面受到水的压力。这就是浮力产生的真正原因。

（4）同组小斌同学根据第（2）小题中小球受到的浮力大小和第（3）小题探究浮力产生的原因巧妙地计算出图乙中小球 $A$受到水对它向下的压力是　　 $N$．（圆面积公式 $S=\pi r^2$，取 $\pi =3)$

一般情况下，人在水中会下沉，在死海中却能漂浮在水面上。为此，小李同学猜想：浮力的大小可能跟液体的密度有关。为了检验这个猜想，他设计了如图所示的实验进行探究：

（1）铝块在水中受到的浮力 $F_{浮}=$　　 $N$。

（2）比较图乙、丙两图中铝块所受浮力的大小，小李同学得出浮力的大小与液体的密度无关的结论，你认为这个结论是　　（选填“正确“或“错误” $)$的，原因是　　。

（3）小赵同学认为用以下方法检验更为简便：将同一个新鲜鸡蛋依次轻放入盛有水和浓盐水的烧杯中，看到鸡蛋在水中下沉，在浓盐水中悬浮如图丁所示。分析鸡蛋受力可知，在水中下沉是因为它受到的浮力　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$重力；在浓盐水中悬浮时，根据　　的知识可得，鸡蛋受到的浮力　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$重力，从而可以得出结论：浮力的大小与液体的密度　　（选填“有关”或“无关” $)$。

某实验小组利用甲图所示的器材，来探究“浮力的大小与哪些因素有关”：

（1）选择器材，验证猜想：

探究一：只选择器材 $a$、 $c$、 $d$、 $e$，就可以探究“浮力的大小是否与物体浸在液体中的体积有关”；

探究二：只选择器材　　（选填器材编号），就可以探究“浮力的大小是否与液体的密度有关”；

探究三：只选择器材 $a$、 $b$、 $d$、 $e$，就可以探究　　。

（2）在上述过程中采用的研究方法主要是　　。

$A$．比值法 $B$．等效法 $C$．控制变量法 $D$．估算法

（3）完成以上探究后，他们又按乙图所示的步骤进行了测量物质密度的实验。

①称量出 $a$金属块的重力 $G=F_1=4.8N$；将它浸没在水中时，弹簧测力计的示数 $F_2=$　　 $N$，则此时物体所受浮力为 $F_{浮}=$　　 $N$；

②将 $a$金属块浸没到煤油中，此时弹簧测力计的示数 $F_3=4.0N$，由此可知煤油的密度为 ${\rho }_{\mathit{煤油}}=$　　 $\mathit{kg}/m^3$。