2020年中考物理 必考25个实验考学练 实验14 探究浮力大小影响因素实验（含解析）

实验十四、探究影响浮力大小的因素实验【实验目的】探究浮力的大小与哪些因素有关【实验器材】透明玻璃筒、鸡蛋、食盐、弹簧测力计、金属圆柱体、细线、烧杯、小石块【实验原理】称重法测浮力： f浮=g-f【实验步骤】把鸡蛋放入盛水的透明玻璃筒中，鸡蛋沉入筒底，然后向水中撒盐并搅动，观察鸡蛋的浮沉情况。用弹簧测力计提着金属圆柱体慢慢浸入水中，观察弹簧测力计的示数变化情况，用弹簧测力计提着小石块浸没在水中，改变其深度观察弹簧测力计的示数变化情况，【实验结论】物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关，还与物体排开液体的体积有关，而与浸没在液体中的深度无关。【考点方向】1、探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验中，用到了“称重法”测浮力：，弹簧测力计的示数越小，说明物体受到的浮力越大。2、探究浮力的大小跟哪些因素有关，实验中利用“控制变量法”，把多因素问题变成多个单因素问题。3、注意完全浸没和不完全浸没对实验的影响。4、实验原理：称重法。5、弹簧测力计自身重力和细线以及盐水的浓度会对实验产生一定的误差。6、换用不同的物体和液体重复实验目的是：避免实验偶然性，得出影响浮力大小影响的普遍性规律。7、用手拉弹簧测力计的不知之处是：读取数据时易受晃动而影响测量结果。8、通过实验可以得出影响浮力大小的根本因素是：排开液体的重力。9、浮力与物体排开液体的体积有关，其他因素一定时，排开液体体积越大，浮力越大。10、浮力与液体的密度有关，其他因素一定时，液体的密度越大，浮力越大。11、浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。【创新母题】：为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系，小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧测力计上，测力计示数为g然后将金属块缓慢浸入水中，且始终不与杯接触，如图。（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，说明浮力大小逐渐。据此，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大面增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验你认为下列说法正确的是。a只有小明的观点合理 b只有小华的观点合理c两人的观点都不合理 d两人的观点都合理（2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为f，据此可得出的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力f浮=。（3）为了深入研究，他们测出量筒中水的体积v排，水的密度用水表示，其重力g排=，通过比较数据发现f浮=g排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出f浮=g排，说明决定浮力大小的根本因素是。（4）从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是。（5）小明做实验时，用手握弹簧测力计有些晃动，导致数据偏差较大，请写出一种改进措施：。（6）小华进行第二次实验时发现金属块排开水的重力明显小于所受到的浮力，请指出实验操作中可能造成这种结果的原因：。【答案】（1）变大；d；（2）小明；gf；（3）水v排g；g排；（4）一直不变。（5）将弹簧测力计固定在铁架台上，通过改变铁夹的高度来改变浸入水中的多少；（6）溢水杯没有装满。【解析】（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，根据f=gf浮可知，说明浮力大小逐渐变大；金属块浸没前的过程中，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验两人的观点都合理，故说法正确的是d；（2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为f，据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关，故小明的观点不具有普遍性；这个过程中金属块受到的浮力根据f=gf浮可知，f浮=gf；（3）量筒中水的体积v排，水的密度用水表示，其重力g排=m排g=水v排g，通过比较数据发现f浮=g排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出f浮=g排，说明决定浮力大小的根本因素是g排。（4）对台秤受力分析可知：受溢水杯和水竖直向下的重力，金属块向下的压力f压=f浮，由平衡条件得：台秤对容器的支持力fn=g+f压；从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中g、f浮不变，故台秤的示数变化情况是一直不变。（5）实验中，由于握着测力计的手臂晃动，导致测力计示数不稳定，读数困难，可以将弹簧测力计固定在铁架台上，通过改变铁夹的高度来改变浸入水中的多少。（6）在实验中，排除测量误差因素的影响，兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力，可能造成这种结果的原因：溢水杯没有装满水，造成溢出水的体积小于排开水的体积。练习1：（2019德州）在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图b. c. d. e.f所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中：实验步骤bcdef弹簧测力计示数/n2.22.01.71.71.9(1)分析比较实验步骤a和_，可得出：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；分析比较a. b. c.d可知：浮力大小与物体_有关；分析实验步骤a. e.f可知：浮力的大小还与_有关。(2)分析实验数据可知,f中液体密度_(选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是_n,金属块密度为_kg/m3.(水的密度水=1.0103kg/m3,g取10n/kg)。【答案】（l）d、e；排开液体的体积；液体的密度；（2）小于；（3）1；2.7l03。【解析】（1）研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系，要控制排开液体的体积和密度相同，只改变浸没在液体中的深度，故由ade图可知，物体排开液体的体积相同时，液体的密度相同，浸没的深度不同，浮力相同，所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。研究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积关系，要控制排开液体的密度相同，由分析比较a、b、c、d可知，液体的密度相同时，物体排开液体的体积不同，浮力不同，所以物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。由分析比较a、e、f可知：图知，排开液体的体积相同，而排开液体的密度不同，浮力大小不同，故可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的密度有关。（2）根据称重法可知：物块在水中受到的浮力为：f浮=g-f=2.7n-1.7n=1n；物块在另一液体中受到的浮力为：f浮=2.7n-1.9n=0.8n；根据阿基米德原理f浮=液gv排知物体排开液体的体积相同时，密度越大，受到的浮力越大，故f中液体密度小于水的密度。（3）物块在水中受到的浮力为：f浮=g-f=2.7n-1.7n=1n；v排=f浮/g=1n/(10n/kg1103kg/m)=10-4m3金属块的体积：v=v排；金属块的质量：m=g/g=2.7n/10n/kg=0.27kg；金属块的密度：=m/v=0.27kg/10-3m3=2.7l03kg/m3。练习2：（2019绥化）如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。(1)金属块浸没在水中时，受到的浮力是_n。(2)分析图丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度_(选填“有关”或“无关”)。(3)分析_两图可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关。戊图中盐水的密度是_kg/m3.如果在实验中不小心使戊图中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用，此时测量出的盐水密度值将如何变化，并分析原因_。(4)实验中由于握着测力计的手臂易晃动，导致测力计示数不稳定，读数困难。请你写出一种改进措施_。【答案】（1）2；（2）无关；（3）丁、戊；1.2103；偏大，金属块与容器底有力的作用，则测力计示数变小，导致f示盐水变小，根据称重法，故f浸盐水变大，根据盐水=水f浸盐水/f浸水知，测量的盐水密度值将偏大；（4）将弹簧测力计固定在铁架台上，通过改变铁夹的高度来改变浸入水中的多少。【解析】（1）根据称重法测浮力，金属块在水中受到的浮力为： f浮=g-gc=4.8n-2.8n=2n；（2）分析丙、丁两图，当金属都块浸没在水中后，金属块的深度不同，但测量力计示数相同，根据称重法测浮力：f浮=g-g知，所受浮力的大小大小相同，故得出当金属块浸没在水中后，所受浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关；（3）比较图丁戊，排开液体的体积相同，而排开液体的密度不同，两图中，测力计示不同，根据称重法，可知金属块受到的浮力不同，故由实验数据可得到的结论是：浸在液体中的物体受到浮力的大小与液体密度有关；金属块浸没在水中受到的浮力：f浸水=2n-，根据阿基米德原理有： f浸水=水gv排水=水gv物-，由图甲戊知，金属块浸没在盐水中受到的浮力： f浸盐水=4.8n-2.4n=2.4n-，根据阿基米德原理有： f浸盐水=盐水gv排盐水=盐水gv物-，由得：盐水=水f浸盐水/f浸水-；将代入得：盐水=2.4n/2n,水=1.2103kg/m3；如果他在实验中不小心使e图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用，则测力计示数变小，导致f示盐水变小，根据称重法，故f浸盐水变大，根据盐水=盐水=水f浸盐水/f浸水知，测量的盐水密度值将偏大。（4）实验中，由于握着测力计的手臂晃动，导致测力计示数不稳定，读数困难，可以将弹簧测力计固定在铁架台上，通过改变铁夹的高度来改变浸入水中的多少。练习3：（2019赤峰）如图所示，是探究同一物体所受浮力大小与哪些因素有关的实验过程。（1）两次实验证明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化（选填实验序号）。（2）进行乙、丙两次实验是为了探究物体所受浮力大小与关系。（3）由丙、丁两次实验可知：完全浸没在同种液体中的物体，所受浮力大小与无关。【答案】（1）甲、乙；（2）液体密度；（3）物体浸没的深度。【解析】（1）要通过实验证明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化，应控制液体的密度不变，改变物体排开液体的体积，由图可知，甲、乙两次实验符合。（2）进行乙、丙两次实验时，物体排开液体的体积相同，而液体的密度不同，所以是为了探究物体所受浮力大小与液体密度的关系。（3）由丙、丁两次实验可知：排开液体的体积和液体的密度相同，而所处的深度不同，弹簧测力计的示数不变即物体受到的浮力不变，则物体所受浮力大小与浸没的深度无关。练习4：（2019贵阳）小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”其构造如图所示，在水平支架的左端固定刻度盘，支架横梁两端各固定一个滑轮，将一根无弹性的细绳跨过两个滑轮，细线的一端悬挂砰盘，另一端连接装有适量细沙的圆柱形浮筒（浮筒自重不计），在线的适当位置固定一根大头针作为指针，把浮筒浸入装有适量水的水槽中，称量时，把待测物体放入砰盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。请你回答下列问题（不计细线、砰盘、指针的质量以及线与滑轮的摩擦）（1）为了制作量程为1kg的浮力秤，向砰盘添加1kg的砝码，逐渐向空浮筒内加入细沙，当浮筒的_（选填“上”或“下”）表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度线。（2）取下砝码，当浮筒受到_力和_力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线。（3）若将质量为m（mb=0.8103kg/m3，根据实验序号1与5或2与6或3与7的数据，可得出的初步结论是：同一物体在不同液体中，圆柱体的下表面到液面的深度h不变时，液体密度越大，f越大；f0=g，根据称重法测浮力，f=f0-f，故本实验中，圆柱体的重力为： g=f+f=1.5n+8.5n=10.0n；由，比较表一序号1与2与3或表二序号5与6与7的数据，可知同一物体在同种液体中，f与圆柱体的下表面到液面的深度h成正比；但序号4与8实验不符合这个规律；根据阿基米德原理，f浮=液gv排，在物体没有浸没时，f浮=液gsh，故受到的浮力与圆柱体的下表面到液面的深度h成正比，浸没在液体中的物体受到的浮力与深度无关，说明4与8这两中情况下，圆柱体已浸没在液体中了，由阿基米德原理：1、4两次实验受到的浮力之比为：f1：f4=agsh1/agsh=1.5n/5n,得h=10cm。即圆柱体的高度为10.0厘米。练习9：（2019东营）如图所示，物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。（1）金属块浸没在水中时，受到的浮力是n。（2）比较（填字母代号）三图可得出结论：金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。（3）比较（填字母代号）三图可得出结论：金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。（4）金属块的密度为kg/m3。（5）在实验中，排除测量误差因素的影响，兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受到的浮力，请指出实验操作中可能造成这种结果的原因：。（6）纠正了错误，继续实验，兴趣小组得出结论：物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力。有同学对此结论提出质疑，他认为仅采用浸没的金属块做实验不具备普遍性，使用漂浮的蜡块做实验未必遵循以上结论。针对这个质疑，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、烧杯、小木块、小桶、轻质塑料袋（质量可忽略）、适量的水。请你根据需要选择器材并设计实验，研究使用漂浮的蜡块做实验是否遵循兴趣小组所得出的结论。实验器材：。实验步骤：。分析与论证：。【答案】(1)1；(2)abc(abd)；(3)acd；(4)2.7103；(5)溢水杯没有装满水；(6)实验器材：小木块、弹簧测力计、蜡块、细线、小桶、水；实验步骤：用测力计测量出空小桶的重力g桶；将木块垫在烧杯下一侧作为溢水杯用，将烧杯内装满水，将蜡用细线拴好，用测力计测量出蜡块的重力g，将蜡块取下轻轻放入烧杯内的水中，用小桶接排开的水，用测力计测量出空小桶的和水的总重力g桶总；分析与论证：根据漂浮的特点，蜡块的重力g即其受到的浮力，g桶总g桶即为排开水的重力，比较g与g桶总g桶的大小，若相等，则得出使用漂浮的蜡块做实验遵循以上结论；否则不遵循以上结论。【解析】(1)由图a.c(或d)，金属块浸没在水中时受到的浮力：f浮=gf示=2.7n1.7n=1n；(2)研究金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关，要控制排开液体的密度相同，b.c两图中物体浸入的是同种液体，液体的密度是一定的，c图中物体排开水的体积比较大；c图中物体受到的浮力等于：2.7n1.7n=1n，b图中物体受到的浮力等于：2.7n2.2n=0.5n。由此得出：在液体的密度一定时，物体排开液体的体积变大时，物体受到的浮力就会变大，由此说明金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关；(3)研究金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度的关系，要控制排开液体的密度和体积相同，故比较acd三图可得出结论：金属块受到的浮力大小(大小相同)与其浸没在液体中的深度无关；(4)金属块浸没在水中时受到的浮力：f浮=1n;根据阿基米德原理,f浮=水gv排=水gv物=1n；故金属块的密度：=(g/g)/(f浮/水g)=g/f浮=2.7n/1n1.0103kg/m3=2.7103kg/m3(5)在实验中，排除测量误差因素的影响，兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力，可能造成这种结果的原因：溢水杯没有装满水，造成溢出水的体积小于排开水的体积：(6)实验器材：小木块、弹簧测力计、蜡块、细线、小桶、水；实验步骤：用测力计测量出空小桶的重力g桶；将木块垫在烧杯下一侧作为溢水杯用，将烧杯内装满水，将蜡块用细线拴好，用测力计测量出蜡块的重力g，将蜡块取下轻轻放入烧杯内的水中，用小桶接排开的水，用测力计测量出空小桶的和水的总重力g桶总；分析与论证：:根据漂浮的特点，蜡块的重力g即其受到的浮力，g桶总g桶即为排开水的重力，比较g与g桶总g桶的大小，若相等，则得出使用漂浮的蜡块做实验遵循以上结论；否则不遵循以上结论练习10：（2018云南）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”）。【答案】（1）1；（2）错误；没有控制铝块排开液体的体积相同；（3）小于；二力平衡；等于；有关。【解析】（1）由甲知，弹簧测力计分度值是0.2n，g=2.7n；由乙知，铝块浸没在水中后所受浮力f浮=gf=2.7n1.7n=1n；（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，你认为这个结论是错误的，原因是没有控制铝块排开液体的体积相同；（3）鸡蛋在水杯中下沉，受到水的浮力小于鸡蛋重力；鸡蛋悬浮在乙杯中，根据二力平衡知识可得，受到盐水的浮力等于鸡蛋重力；由于鸡蛋重力不变，故容器中水的鸡蛋受到的浮力小于容器中浓盐水的鸡蛋受到的浮力，从而可以得出结论：浮力的大小与液体的密度有关。练习11：（2018达州）小陈同学在老师的指导下完成了以下实验：用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力，如图甲所示；用手拿着这个盖紧的瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中，放手后发现玻璃瓶上浮；将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子，放入水中放手后发现玻璃瓶下沉；取出玻璃瓶并擦干瓶上的水，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的关系图像如图丙所示：（1）装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是_n（2）bc说明物体受到的浮力大小与浸没的深度_（选填“有关”、“无关”）（3）在第操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中受到的浮力为_n（4）小陈认真分析以上实验数据和现象后发现，物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关，其中上浮的条件是_。（5）若圆柱形容器的底面积为100cm2，在乙图中，当玻璃瓶浸没后，水对容器底的压强增加了_pa。（6）细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有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，根据以上数据他算出了铁块的密度为_kg/m3。【答案】（1）1.6 ；（2）无关；（3）1.6；（4）浮力大于重力；（5）160；（6）8.0103；【解析