中考物理实验复习宝典实验16探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系(解析版).pdf

实验 16 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 一、选择题 1． 下列 A、 B、 C、 D 四幅图是 “验证阿基米德原理” 的过程情景， 以下步骤正确的是 （ ） A．实验中的所用金属块的重力为 1N B．在情景图 B 中存在的错误是溢水杯未注满水 C．纠正错误后，继续实验，在情景 C 中，金属块受到的浮力为 3N D．金属块排开的水所受的重力 G排等于 2N 【解析】A.由图 B 可知，实验中弹簧测力计的示数即为所用金属块的重力，即金属块 G＝4N，故 A 错误； B.要测金属块浸没时排开水的重力，应在情景图 B 中的溢水杯内装满水，故 B 正确； C.由情景 C 可知，金属块浸没时弹簧测力计的示数为 3N，则金属块受到的浮力 F浮＝G﹣F拉＝4N﹣3N＝1N，故 C 错误； D.由图 A 可知，空桶的重力 G桶＝1N，由图 D 可知，金属块排开水和桶的总重力 G总＝2N，则金属块排开的水所受的重力 G排＝G总﹣G桶＝2N﹣1N＝1N，故 D 错误 故选：B 2．在探究阿基米德原理的实验中，有以下四个实验操作，合理的实验顺序是（ ） A．甲→乙→丙→丁 B．丁→甲→乙→丙  C．乙→甲→丙→丁 D．丁→丙→乙→甲 【解析】为了使小桶在接水之后可直接计算溢出水的重力，应先测量空桶的重，然后再测出石块的重力，并直接浸入水中观察测力计的示数，最后测排出的水和小桶的总重，求排出水的重力，因此，合理的顺序应为：丁→甲→乙→丙； 故选：B。

3．如图弹簧测力计下悬挂一物体，当物体三分之一的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为5N，当物体二分之一的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为 3N，现将物体从弹簧测力计上取下放入水中，则该物体静止时所受浮力和该物体的密度分别为（ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg） （ ） A．9N，0.75×103kg/m3 B．9N，0.8×103kg/m3 C．8N，0.75×103kg/m3 D．8N，0.8×103kg/m3 【解析】 （1）当物体的体积浸入水中时，则排开水的体积为：V排＝V，弹簧测力计示数为 5N， 根据称重法可知：F浮＝G﹣F， 即：ρ水gV排＝G﹣F， 所以，ρ水g×V＝G﹣5N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①； 当物体的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为 3N，同理有： ρ水g×V＝G﹣3N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②； 由①﹣②得：ρ水gV＝12N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③， 将③代入①得： G＝ρ水g×V+5N＝×12N+5N＝9N； 由③知，物体浸没受到的浮力为 12N＞9N，由物体的浮沉条件，将物体从弹簧测力计上取下放入水中，则该物体静止时处于漂浮状态，由漂浮的特点，物体所受浮力是：  F＝G＝9N； （2）由③得物体的体积： V＝； 该物体的密度为： ρ＝＝＝＝ρ水＝×1.0×103kg/m3＝0.75×103kg/m3。

故选：A 4．如图甲所示，用弹簧测力计拉着圆柱形物体从水面上方某处缓慢漫入水中，直到把物体放在容器底部后撤去拉力．图乙为弹簧测力计的拉力 F 随物体移动距离 h 变化的图象容器内底面积为 100cm2，下列说法正确的是（ ） A．物体的高度为 6cm B．物体的体积为 400cm3 C．物体浸没时受到的浮力为 2N D．物体最后静止时对容器底部的压力为 6N 【解析】 A、 由图乙可知， 圆柱体从刚接触水面到刚好浸没水中， 圆柱体移动距离 h＝8cm﹣2cm＝6cm，若不考虑水面变化，圆柱体的高等于圆柱体移动距离 h，大小为 6cm；但实际上在圆柱体浸入水中的过程中液面在上升，所以圆柱体的高大于 6cm，故 A 错误； BC、由图乙可知，圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数 F1＝6N，圆柱体的重力 G＝F1＝6N；圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数 F2＝2N， 圆柱体浸没在水中时所受到的浮力：F浮＝G﹣F2＝6N﹣2N＝4N； 由 F浮＝ρ水gV排得圆柱体的体积：  V＝V排＝＝＝4×10﹣4m3＝400cm3，故 B 正确、C 错误； D、物体最后静止时对容器底部的压力： F压＝G﹣F浮＝6N﹣4N＝2N，故 D 错误。

故选：B 二．填空题 5．如图甲所示，小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验他用弹簧测力计挂着实心圆柱体，圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触，然后将其缓慢拉出水面，弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙，则圆柱体的重力为 N，圆柱体浸没时所受的浮力为 【解析】 （1）由图乙可知，当上升高度在 20cm 以上，圆柱体脱离水面，弹簧测力计示数F示1＝2.2N，此时圆柱体处于空气中，圆柱体的重力 G＝F示1＝2.2N； （2）由图乙可知，圆柱体上升高度在 0～10cm 时，圆柱体浸没水中，此时弹簧测力计示数 F示2＝1.6N，此时圆柱体受到的浮力最大，其大小为 F浮最大＝G﹣F示2＝2.2N﹣1.6N＝0.6N 故答案为：2.2；0.6N 6．在“验证阿基米德原理”实验中，需要验证浸在液体中的物体受到的 大小与它排开液体受到的 大小是否相等，实验还需用 （选填“相同”或“不同” ）的固体和液体进行多次实验这样做的目的是 【解析】在“验证阿基米德原理”实验中，需要验证浸在液体中的物体受到的浮力与它排开液体受到的重力大小是否相等； 在“验证阿基米德原理”实验中，应选用不同的固体和液体并进行多次实验，其目的是减小偶然性，使实验得出的实验规律更具有普遍性，所以本实验的目的是寻找普遍规律。

 故答案为：浮力；重力；不同；得出普遍规律 7．如图甲所示，圆柱体在水中悬浮，其上、下表面受到水的压力分别为 3N、5N，则： （1）圆柱体受到的浮力大小等于 N，依据是 （ 2 ） 圆 柱 体 受 到 的 重 力 大 小 等 于 N ， 依 据是 （3）若把此圆柱体浸没在装满某种液体的溢水杯中（不触底，如图乙所示） ，静止时弹簧测力计示数为 0.4N， ①以“●”表示圆柱体，在图丙中画出圆柱体此时的受力示意图 ②圆柱体排开的液体的重力为 N 【解析】 （1）因物体受到的浮力等于上下表面受到的压力差， 所以，圆柱体受到的浮力 F浮＝F2﹣F1＝5N﹣3N＝2N； （2）因物体悬浮时受到的浮力和自身的重力相等， 所以，圆柱体受到的重力 G＝F浮＝2N； （3）①由图可知，弹簧测力计的拉力 F拉＝0.4N， 由称重法可得，圆柱体受到的浮力 F浮′＝G﹣F拉＝2N﹣0.4N＝1.6N， 圆柱体此时的受力示意图如图所示： ②由阿基米德原理可知圆柱体排开的液体的重力 G排＝F浮′＝1.6N。

 故答案为： （1）2；物体受到的浮力等于上下表面受到的压力差； （2）2；物体悬浮时受到的浮力和自身的重力相等； （3）①；②1.6 8． 取一只小塑料袋 （重力忽略不计） ， 袋内装满水， 用细线把袋口扎紧 （要求袋内不留空气） ，用弹簧测力测量水的重力如图所示，水的重力为 N将这袋水逐渐浸入水中，弹簧测力计读数逐渐变小，表明水袋所受浮力的大小随排开水的体积增大而 当水袋全部浸没水中时，弹簧测力计的读数为 N，这时塑料袋排开水的体积为 m3.（g＝10N/kg） 【解析】 （1）水袋的重力等于弹簧测力计的示数，弹簧测力计的分度值是 0.2N，指针在2N 下 4 格处，示数为 2.8N； （2）塑料袋受竖直向上的弹簧秤的拉力 F，水的浮力 F浮，竖直向下的重力 G，在这三个力的作用下，物体处于平衡状态，三个力的合力为零， 即 F浮+F﹣G＝0，F浮＝G﹣F，在塑料袋逐渐浸入水的过程中，重力 G 不变，弹簧拉力 F逐渐变小，则浮力 F浮逐渐增大，而塑料袋排开水的体积逐渐增大， 这说明水袋所受浮力的大小随排开水的体积增大而增大； （3）当水袋全部浸没水中时，因 V排＝V水；则 F浮＝G＝2.8N；所以弹簧测力计的读数为 0N，根据阿基米德原理可知： 这时塑料袋排开水的体积 V排＝＝＝2.8×10﹣4m3。

 故答案为：2.8；增大；0；2.8×10﹣4 三、实验探究题 9．在弹簧测力计下挂一圆柱体，从图所示位置缓慢下降（容器足够深且没有水溢出） ，如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化图象．（g取10N/kg，水的密度为 1×103kg/m3） （1）圆柱体的重力是 N． （2）请利用 F浮＝G物﹣F拉，求出圆柱体浸没在水中时，受到的浮力 F浮＝ N． （3） 请利用 F浮＝gV排， 结合浸没时 V排＝V物， 求出圆柱体的体积是 V物＝ m3． （4）请结合图圆柱体下降过程中弹簧测力计读数 F 随圆柱体下降高度 h 变化图象，分析得出圆柱体的高度是 cm． 【解析】 （1）由图可知，圆柱体重：G＝12N， （2）浸没时弹簧测力计的示数：F示＝4N， 此时圆柱体受到的浮力： F浮＝G﹣F示＝12N﹣4N＝8N； （3）物体浸没时受到的浮力：F浮＝8N；根据 F浮＝ρ水V排g 可得： 圆柱体的体积 V＝V排＝＝＝8×10﹣4m3； （4）由乙图 BC 段可知，圆柱体在 B 点时开始浸入水中，至 C 点时完全浸没，则圆柱体的高度：h＝7cm﹣3cm＝4cm． 故答案为： （1）12； （2）8； （3）8×10﹣4； （4）4．  10．创新实验小组的同学设计了如图所示的实验装置“验证阿基米德原理” ． （ρ水＝1.0×103kg/m3） （1）如图所示，在物块从接触水面到刚好浸没水中的过程中，左边弹簧测力计的示数 ，物块受到水的浮力 ，水对溢水杯底部的压强 ； （均选填“变大” 、 “变小”或“不变” ） （2）根据实验中所测的物理量可列等式 F1﹣F3＝F4﹣F2 （用字母表示） ，从而验证了阿基米德原理； （3）由实验中的数据可知，物块浸没在水中受到的浮力为 N，物块的体积为 cm3，物块的密度为 kg/m3； （4） 同学们用酒精代替水继续实验， 发现此时的 F3变大， 说明浮力的大小与 有关；用酒精继续实验的目的是 （选填“减小误差”或“寻找普遍规律” ） ． 【解析】 （1）在物块从接触水面到刚好浸没水中的过程中，排开水的体积变大，由 F浮＝ρ液gV排可知物块受到的浮力变大，由 F＝G﹣F浮可知，左边弹簧测力计的示数变小； 在物块从接触水面到刚好浸没水中的过程中，因水的深度不变，由 p＝ρgh 可知，水对溢水杯底的压强保持不变； （2）由称重法可知，物块在水中受到的浮力：  F浮＝F1﹣F3＝2N﹣1.5N＝0.5N 物块排开的水所受重力等于桶和水的重力与空桶的重力之差， 即：G排＝F4﹣F2＝0.7N﹣0.2N＝0.5N 则有：F浮＝G排＝0.5N， 故 F1﹣F3＝F4﹣F2，从而验证了阿基米德原理； （3）由（2）可知物块浸没在水中受到的浮力为 0.5N， 根据阿基米德原理 F浮＝ρ液gV排知，物块的体积： V＝V排＝＝＝5×10﹣5m3＝50cm3 物块的密度为： ρ＝＝＝＝4×103kg/m3； （4）酒精代替水继续实验，发现此时的 F3变大，由称重法可知浮力变小，排开液体的体积相同，液体的密度不同，浮力不同，说明浮力的大小与液体的密度有关． 为了使实验具有普遍性，用酒精继续实验． 故答案为： （1）变小；变大；不变； （2）F1﹣F3＝F4﹣F2； （3）0.5；50；4×103； （4）液体的密度；寻找普遍规律． 11．如图是验证阿基米德原理的实验步骤示意图，依次读出甲、乙、丙、丁图中弹簧测力计的示数分别为 F1、F2、F3、F4。

（1） 若验证成功， 则 F1、 F2、 F3、 F4之间应满足关系式是 ； （2）利用测量数据还可计算出石块的密度 ρ＝ （水的密度用 ρ水表示） 【解析】 （1）阿基米德原理反映了物体所受浮力与排开液体重力的关系，即 F浮＝G排 由称重法知，石块受到的浮力为 F浮＝F1﹣F2 石块排开的水的重力为 G排＝F3﹣F4 若验证成功，则 F1、F2、F3、F4之间应满足关系式是 F1﹣F2＝F3﹣F4  （2）因石块浸没于水中，故 V石＝V排 由 F浮＝ρ液gV排得， 石块体积为： 由 G＝mg 可得石块的质量 石块的密度为 故答案为： （1）F1﹣F2＝F4﹣F4； （2）•ρ水 12．疫情防控期间，重庆八中停课不停学，八中物理学，超超学以致用，利用身边的器材测量家中鹅卵石的密度 （1）超超将托盘天平放在水平桌面上，将游码移至标尺左端零刻线处，发现天平静止时右边横梁高，则应将平衡螺母向 右 （选填“左”或“右” ）调节，使横梁平衡； （2）但由于鹅卵石较大无法放入量筒中，聪明的超超设计了如下方案，如图所示； ①先用天平测出鹅卵石的质量 m1； ②在烧杯中放入适量的水将鹅卵石浸没，在水面到达的位置上作标记，用天平测出总质量 m2； ③将鹅卵石从水中取出，用天平测出剩余水和烧杯的总质量 m3； ④向烧杯中加水到标记处，再用天平测出此时水和烧杯的总质量 m4； ⑤设水的密度为 ρ水，鹅卵石密度的表达式：ρ石＝ （用所测物理量的字母表示） ； （3）若步骤③中取出鹅卵石时会带走一些水，超超所测的鹅卵石密度 （选填“大于” 、 “小于”或“等于” ）真实鹅卵石密度 （4）军军嫌超超的方法很麻烦，就找来了烧杯和适量的水，用弹簧测力计对鹅卵石做了两次测量，就测出了其密度。

步骤如下：  ①用测力计测出鹅卵石在空气中的重力，记作 G； ② ，记作 F； ③设水的密度为 ρ水，鹅卵石密度的表达式为 ρ石＝ （用所测物理量的字母表示） 【解析】 （1）超超将托盘天平放在水平桌面上，将游码移至标尺左端零刻线处，发现天平静止时右边横梁高，则应将平衡螺母向右调节，使横梁平衡； （2）由步骤③④，根据等效替代法，加入水的体积即为石块的体积： V＝＝； 设水的密度为 ρ水，鹅卵石密度的表达式： ρ石＝＝＝ρ水； （3）若步骤③中取出鹅卵石时会带走一些水，则加入水的质量偏大，导致测量的体积偏大，根据 ρ＝可知，超超所测的鹅卵石密度小于真实鹅卵石密度； （4）实验步骤如下： ①用测力计测出鹅卵石在空气中的重力，记作 G； ②用测力计将鹅卵石慢慢浸没在水中，读出测力计示数，记作 F； ③由称重法可得，鹅卵石受到的浮力：F浮＝G﹣F， 由阿基米德原理 F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV 可得，鹅卵石的体积为： V＝， 鹅卵石密度的表达式为： ρ石＝＝＝ρ水 故答案为： （1）右； （2）⑤ρ水； （3）小于； （4）②用测力计将鹅卵石慢慢浸没在水中，读出测力计示数；③ρ水。

13．学完浮力后，小林同学对相关的物理知识进行了归纳整合，并利用熟悉的器材做了个小 实验： ①准备一个带盖子的空玻璃瓶，将瓶盖盖紧后浸没在水中，放手后玻璃瓶上浮；将一个铁块装入玻璃瓶内并盖紧盖子，放入水中放手后发现玻璃瓶下沉； ②用弹簧测力计测出空玻璃瓶的重力如图甲所示； ③将装铁块的玻璃瓶挂在弹簧测力计上，保持玻璃瓶竖直，然后从图乙所示位置慢慢浸入水中，并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数 F 与玻璃瓶下表面浸入水中深度 h 的关系图象如图丙所示 （1）根据图丙可以判断浸没在液体中的物体所受浮力大小与 有关，而与 无关 （2）结合甲图和丙图，可以得出铁块的重力大小为 N；装铁块的玻璃瓶完全浸没后受到的浮力大小为 N （3）小林看到玻璃瓶上标有 100mL 的字样，于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖，再用弹簧测力计测出总重力，如图丁所示，此时弹簧测力计示数为 3.1N，由此可以得出铁块的体积为 cm3，铁块的密度为 kg/m3 【解析】 （1）由图象知，BC 段瓶子受到的弹簧测力计拉力不变，所以受到的浮力不变，说明物体受到的浮力大小与浸没的深度无关； 浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积有关； （2）由图甲知，空瓶的重力 G瓶＝1.4N，瓶子和铁块的总重力 G＝2.2N， 铁块重力：G铁＝G﹣G瓶＝2.2N﹣1.4N＝0.8N； 当瓶子浸入深度达到 6cm 后弹簧测力计不再减小，说明瓶子浸没在水中，示数为 0.6N，所以受到的浮力：F浮＝G﹣F＝2.2N﹣0.6N＝1.6N； （3）由图甲知，空瓶的重力 G瓶＝1.4N，瓶子和铁块的总重力 G＝2.2N， 铁块重力：G铁＝G﹣G瓶＝2.2N﹣1.4N＝0.8N，  由题知，图丁中时弹簧测力计示数，即瓶子、水和铁块的总重力：G总＝3.1N， 所以装入水的重力：G水＝G总﹣G＝3.1N﹣2.2N＝0.9N， 加入水的体积：V水＝＝＝9×10﹣5m3＝90cm3， 铁块的体积：V＝V容积﹣V水＝100cm3﹣90cm3＝10cm3， 所以铁块密度：ρ＝＝＝8×103kg/m3。

故答案为： （1）物体排开液体的体积；浸没的深度； （2）0.8；1.6； （3）10；8×103。