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文档简介
第十章浮力
第1课时浮力
班级:姓名:
1.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示
数分别为4.ON、2.8N和2.5N.若盐水的密度为1.2XlO'kg/n?,则下列结论正确的是()
①物体A的密度为4X103kg/m3
②实验乙中,物体A受到的拉力为3N
③实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
④实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3N
甲乙丙丁
A.只有①②③B.只有①②④C.只有①③④D.只有②③④
【答案】B„
【解析】解:
①实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.ON、2.8N,
由F»=G-F拉可得,
F浮=P盐水gV排,
物体A全部浸没,所以V排等于V物,贝U:
P盐水gV排=6-F拉,
一一G-F拉
P盐水g
将P曲水=L2Xl()3kg/m3、G=4N、F拉=2.8N代入上式可得:
V排=丫物=1义10-4m3,
物体A的质量m=0=颂=0.4kg,
g10N/kg
4k
物体A的密度P=5_=—°,g—=4X103kg/m3,故①正确;
V物
②物体A在水中受到的浮力,
F浮水=P水gV排=1义103kg/m3X10N/kgX1X10-4m3=lN,
在乙中物体A受到的拉力:F=G-F浮水=4N-1N=3N,故②正确;
③在实验丙中,弹簧测力计的示数:F丙拉=2.8N,在乙中物体A受到的拉力:F=3N,
弹簧测力计的示数比乙中小:3N-2.8N=0.2N,故③错误;
④由甲、丙,F浮^t水=G-F丙拉=4N-2.8N=1.2N,根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F支
=G-Fs-FT&=4N-1.2N-2.5N=0.3N,容器底部也受到盐水对它的压力,故压力大于0.3N,故④正确。
综合分析①②④正确。
2.小刚同学在探究“浮力的大小等于什么”时,用每小格为0.5N的弹簧测力计、密度大于水的塑料块、
烧杯、小桶等器材进行实验,a、b、c、d是四个步骤的示意图,其中d测量空桶受到的重力,此实验
操作的正确顺序是a、d、b、c(或d、a、b、c),由a、b两图中弹簧测力计的读数可求出塑料块受到
的浮力为0.5N;被排开液体受到的重力为0.5N;如果关系式F浮=0排成立,就可得到著名的阿
基米德原理。请你举出生产或生活中应用阿基米德原理的一个实例轮船。
a
【答案】重力;a、d、b、c(或d、a、b、c);0.5;0.5;F浮=0排;轮船(或盐水选种等,合理即可)。
【解析】解:(1)图d测量的是空桶的重力;
(2)正确的顺序是测出塑料块重力一空桶重力一塑料块浸入水中,读出弹簧测力计示数一测出小桶和排开
水的总重力;
(3)由图a可知塑料块的重力G=3X0.5N=1.5N,由图b可知弹簧测力计的示数F,=2X0.5N=1N,
,
则塑料块受到的浮力:Fi?=G-F=1.5N-1N=O.5N;
(4)由图c可知空桶和排开水的重力之和Ge.=2X0.5N=1N,由图d可知空桶的重力G桶=1X0.5N=0.5N,
则排开的水重:G排=6总-G楠=1N-0.5N=0.5N;
(5)由以上可知,F,¥=G排,这就是著名的阿基米德原理,轮船就是利用浮力原理漂浮在水面上的。
3.小华开展“探究浮力的大小跟排开液体重力的关系”实验:
(1)小华先拿一个石块开展实验,如图1所示,A、B、C、D、E是她的五个步骤的示意图,为减少误差,
操作的合理顺序应该是AEBCD(或EABCD、EBACD)(按顺序填写序号).比较A、C两图可知石头受到
的浮力为1N,通过本次实验可得结论:浮力的大小等于它排开液体重力。
(2)小华又拿一个与石块重力相同但密度不同的木块开展实验,如图2所示的步骤F.发现将木块放入水
中时,木块可以漂浮在水面上,弹簧测力计示数为ON,如图所示的步骤G,和石块的实验步骤C比较后,
小华认为:浮力的大小和物体的密度有关。小明认为结论没有说服力,因为没有控制变量,石块和木块
排开水的体积不相同。
(3)通过实验数据可求出石块的密度是4X10,kg/m'。
【答案】(1)AEBCD(或EABCD、EBACD);1;等于;(2)没有控制变量,石块和木块排开水的体积不相
同;⑶4X10%
【解析】解:(1)为减小误差,可先测出空桶的重力,然后测出石块的重力,先测物体的重力,然后测出
物体在水中的拉力,从而得出浮力的大小,所以顺序应该为AEBCD(或EABCD、EBACD);
由A知,G=4N,由C知,F=3N,可得F^=G-F=4N-3N=IN;
通过实验可得浮力的大小等于它排开液体重力;
(2)木块和石块排开水的体积不同,所以不能得出浮力与物体密度的关系;
(3)石块的质量m=9;
g
F浮
由F浮=Pj«gV排得,石块的体积V=VJO=——-——;
P水g
G_
3333
则p=唐=----=_G..Qk=-^.X1.OX10kg/m=4X10kg/mo
VF浮F浮“水IN
P水g
4.小刚在学习阿基米德原理(F浮=F排)后,推导得出F浮=PV排g,从而知道物体受到的浮力大小与液体
的密度和物体排开液体的体积有关。
小刚进一步猜想:实心物体所受浮力大小是否与实心物体的形状有关?针对这个问题,他选用以下实验器
材进行探究:弹簧测力计、体积相同的实心圆柱体和长方体铝块各一块、烧杯、细线和水。实验步骤如下:
①用细线将圆柱体、长方体铝块先后挂在弹簧测力计上,测出它们的重力分别为G、G2;
②将圆柱体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中,记下弹簧测力计的示数队
③将长方体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中,记下弹簧测力计的示数F2;
(1)比较两铝块的重力Gi、G?的大小关系为Gi=G?;
(2)利用以上实验数据比较:若G「F尸,说明浮力大小与物体形状无关;若以G-Fz,
说明浮力大小与实心物体形状有关。
【答案】(1)Gi=Gz;(2)GI-FI=G2-F2;GI-FI#G2-F2O
【解析】解:(1)圆柱体铝块和长方体铝块的体积是相等的,密度是相同的,根据G=mg=Pvg可知,重
力是相等的,即Gi=Gz;
(2)圆柱体铝块的浮力等于件;长方体铝块的浮力Gz-&;若G「FI=G2-FZ说明浮力大小和物体形状
无关;若G「F1WG2-&说明浮力大小和物体形状有关。
5.在“探究浮力的大小踉哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜思:
A.可能跟物体排开液体的体积有关;
B.可能跟液体的密度有关;
C.可能跟物体的密度有关。
为了验证上述猜想,某同学做了如图所示的实验:在弹簧测力计下端挂一铁块,依次把它缓缓浸入水中不
同位置,在这一过程中:
(1)铁块从位置1-2-3的过程中。受到的浮力增大(选填“增大”、“不变”或“减小”)
(2)铁块从位置3-4的过程中,受到的浮力不变。(选填“增大”、“不变”或“减小”)
(3)通过以上实验可以验证上述猜想(填上面猜想的字母)是正确的。
【答案】(1)增大;(2)不变;(3)A。
【解析】解:(1)由图知,铁块从位置1-2-3的过程中,排开液体的体积不断增大,发现弹簧测力计的
示数在逐渐减小,得所受浮力逐渐变大。
(2)铁块从位置3-4的过程中,物体浸在液体中的深度在增大,测力计的示数不变,说明受到的浮力不
变。
(3)结合(1)(2)得,浸在同种液体中的物体,排开液体的体积越大,浮力越大;排开液体的体积不变,
则浮力不变。可以验证猜想A。
6.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.可能与物体浸在液体中的体积有关;
E.可能与液体的密度有关。
为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图所示的一系列实验。
器材:体积相等的物体甲、物体乙(甲、乙的密度均比水大,且不溶于水),弹簧测力计,一杯水,一杯
(1)分析比较实验③④,可以验证猜想是正确的;分析比较实验④⑤,可以验证猜想是错误的;
分析比较实验①②⑤⑥,可以验证猜想是错误的(选填"A、B、C、D、E”)。
(2)分析比较实验⑥⑦,可以验证猜想E是正确的。
(3)该实验主要运用的科学探究方法是:控制变量法。
【答案】(1)D;A;B;(2)⑥⑦;(3)控制变量法。
【解析】解:(1)由图③④所示实验可知,铁块排开水的体积不同,铁块受到的浮力不同,由此可知,物
体受到的浮力与物体排开液体的体积有关,由此可知,猜想D是正确的;
由图④⑤所示实验可知,铁块排开水的体积相同而铁块进入水中的深度不同而铁块受到的浮力相等,由此
可知,物体受到的浮力与物体进入液体的深度无关,由此可知,猜想A是错误的。
①②两物体的密度不同,体积相同,
由①⑤可知,甲受到的浮力为3N-1N=2N;由②⑥可知,乙受到的浮力为4N-2N=2N;
由上可知物体在液体中受到的浮力与物体的密度无关,猜想B错误;
(2)由⑥⑦所示实验可知,铜块排开液体的体积相同而液体密度不同,铜块受到的浮力不同,由此可得,
浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关,证明猜想E正确。
(3)由猜想知,浮力大小可能与多个因素有关,该实验的探究过程中用到了控制变量法。
7.某小组同学通过实验研究圆柱体浸入液体的过程中弹簧测力计示数的变化情况。如图所示,他们将圆柱
体挂在测力计下,逐步增大圆柱体浸入液体的体积V馒,读出相应的测力计示数F,并将数据记录在表一中。
然后他们多次改变液体的种类重复进行实验,并将数据记录在表二和表三中。
表一(P1=0.8X10'千克/米与表二(P2=1.0X10'千克/米b表三(P3=1.2X10,千克/米D
实验V浸F实验V浸F实验V浸F
序号(厘米3)(牛)序号(厘米3)(牛)序号(厘米3)(牛)
13009.672409.6132009.6
23759.084008.0142509.0
35008.094807.2154007.2
46007.2105606.4165006.0
56007.2116006.0176004.8
66004.8126006.0186004.8
①分析比较实验序号1〜4或7〜11或13〜17中测力计示数F与圆柱体浸入液体体积V演的关系及相关条件,
可得出的初步结论是:测力计示数与V慢有关,液体密度相同,V濠越大,测力计示数越小。
②分析比较实验序号4、5或11、12或17、18中测力计示数F与圆柱体浸入液体体积V浸的关系及相关条
件发现,测力计示数不再发生变化,其原因是V』不变,浮力不变。试分析实验序号6中测力计示数反
而变小的原因:圆柱体接触到了容器底,同时又受到了容器底的支持力。
③分析比较实验序号8、15(或3、16)或4、5、11、12、17、18中测力计示数和液体密度的关系及相
关条件,可得出的初步结论是:同一圆柱体浸入不同液体中,当浸入液体体积V漫相同时,液体密度越大,
测力计示数F越小。
④进一步综合分析表一、表二、表三的数据,并归纳得出结论。
(a)分析比较实验序号1、7、13或2、14或3、8或4、5、9、15或11、12、16测力计示数及相关条件,
可得出的初步结论是:(同一)圆柱体浸入不同液体中,当液体密度P与和圆柱体浸入液体体积V浸的
乘积相同时,测力计示数F相同。
(b)分析比较实验序号1、7、13和2、14和3、8和4、5、9、15和11、12、16测力计示数及相关条件,
可得出的初步结论是:(同一)圆柱体浸入不同液体中,当液体密度P与和圆柱体浸入液体体积V浸的
乘积越大时,测力计示数F越小。
【答案】①测力计示数与V浸有关,液体密度相同,V浸越大,测力计示数越小;②V浸不变,浮力不变;圆
柱体接触到了容器底,同时又受到了容器底的支持力;③8、15(或3、16);④(a)(同一)圆柱体浸入
不同液体中,当液体密度P与和圆柱体浸入液体体积V浸的乘积相同时,测力计示数F相同;(b)(同
一)圆柱体浸入不同液体中,当液体密度P与和圆柱体浸入液体体积V浸的乘积越大时,测力计示数F越
小。
【解析】解:①实验序号1〜4或7〜11或13〜17中,V浸在变大,测力计示数在变小,可得测力计示数与
V没有关,液体密度相同,V浸越大,测力计示数越小;
②实验序号4、5或11、12或17、18中,V浸不再发生不变,说明此时物体已完全浸没,受到的浮力不变,
所以测力计示数也不变;
而表一中的6序号,物体接触到了容器底,同时又受到了容器底的支持力,所以示数又更小;
③要得出同一圆柱体浸入不同液体中,当浸入液体体积V没相同时,液体密度越大,测力计示数F越小,必
须使V浸相同,液体密度不同,所以还可以选择8、15或3、16;
④(a)实验序号1、7、13和2、14和3、8和4、5、9、15和H、12、16测力计示数相同,V漫不同,且
圆柱体浸入不同液体中,当液体密度P与和圆柱体浸入液体体积V浸的乘积相同时,测力计示数F相同;
(b)由a知,测力计示数相同,液体密度不同,而V浸不同,比较实验序号1、7、13和2、14和3、8和4、
5、9、15和11、12、16的实验数据,圆柱体浸入不同液体中,当液体密度P与和圆柱体浸入液体体积V浸
的乘积越大时,测力计示数F越小。
8.如图是某一小组探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验,根据图回答下列问题:
(1)从①、②两图可知物体A在水中所受的浮力大小是0力N。
(2)若选用的操作是①④⑤,可探究浮力的大小与液体的密度的关系。
(3)若探究浮力大小与物体浸没深度的关系,应选用的操作是①③④(填序号)。
(4)若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,应选用的操作是①②③(或①②④)(填序号)。
(5)另一小组在实验结束后,绘制了弹簧测力计对物体B的拉力和物体B所受浮力随浸入液体深度变化的
两条图线。如图2所示。分析图象可知:
①曲线a(选填“a”或"b”)描述的是物体B所受浮力的变化情况。
②物体B所受重力为2.7N,物体B的密度为为2.7X10。kg/m)
【答案】(1)0.4;(2)液体的密度;(3)①③④;(4)①②③(或①②④);(5)①a;②2.7;2.7
X10%
【解析】解:⑴由①知,物体的重力G=4N,由②知,F=3.6N,所以F『G-F=4N-3.6N=0.4N;
(2)由①④知,物体浸没在水中时受到的浮力为F浮水=4N-3N=1N
完全浸没在盐水中受到的浮力为F浮散水=4N-2.8N=1.2N;
两种情况排开液体的体积相同,液体的密度不同,浮力不同,可探究浮力大小与液体密度的关系;
(3)要探究浮力大小与物体浸没深度的关系,则需控制液体的密度相同,且浸没的深度不同,所以应选择
①③④两图;
(4)若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,则应控制液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,
所以应选择①②③或①②④;
(5)①完全浸没前,深度越大,物体排开水的体积越大,所受浮力越大;完全浸没后,排开水的体积不变,
所受的浮力不变,所以浮力随深度的变化是先变大后不变,应为a;则b是拉力随深度的变化情况;
②由图象知,当F浮=0时,测力计的示数为2.7N,则G=2.7N;
当物体完全浸没时的浮力为L0N,根据Fs=PSgV排得:
V=V排=_♦*_=---------.-----------=1.OX10-4m3
P水g1.OX103kg/m3X10N/kg
33
贝ijp=独=_^_=---------7N------------=2.7X10kg/mo
-43
vgVlON/kgXl.QXiom
9.如图所示是探究“浮力大小与哪些因素有关”实验的若干操作,请你依据此图回答下列问题,
(1)分析比较图①②③,说明物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(2)在图③与图④中保持了物体排开液体的体积不变,得到的结论是浮力大小与液体的密度有关。
这种研究问题的方法叫做控制变量法。请再举一个应用这种研究方法的实验:探究液体压强的特
(1)排开;
(2)体积;密度;控制变量法;探究液体压强的特点(合理即可)。
【解析】解:(1)分析比较图①②③可知,物体排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不同,由F浮=G-
可可知物体受到的浮力不同,说明了物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关;
(2)由③④可知,物体排开水和盐水的体积相同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,说明了浮力
大小与液体的密度有关;
这种研究问题的方法叫做控制变量法,探究液体压强的特点、影响压力作用效果的因素等实验应用到了这
种研究方法。
10.在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐
浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体
积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积。实验数据记录在下表中。
液体种类实验序号物体重力弹簧测力计示物体受到浮力排开液体体积
G物(N)数F(N)F浮(N)V排(cm3)
水121.550
3
P水=1.Og/cm21.01.0100
30.51.5150
酒精421.60.450
P酒精=0.8g/cm51.20.8100
60.81.2150
(1)分析表中数据,实验所用物体的重力为2N,第一次实验中物体所受的浮力F浮=Q^N;
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可初步得出结论:当液体的种类相同时,排开液体的体
积越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大;分析比较实验序号1、4或2、5或3、6可初步得出
结论:当排开液体的体积相同时,液体的密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大;
(3)请你计算出第一次实验中物体排开水受到的重力G排通过比较每次实验中物体受到的浮
力和它排开液体的重力的关系,还可以验证阿基米德原理;
(4)实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越小;于是
他灵机一动在弹簧测力计下挂一个重L5N的物块,如图甲所示;当他把物块浸没在水中时,如图乙所示,
弹簧测力计的读数为0.5N,他就在0.5N处对应标上LOg/cn?的字样;当他把物块浸没在酒精中时,如图
丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘的,ZN处对应标上OKg/cm,字样,聪明的他就将图甲所示装置改装
成了一个能测液体密度的密度秤。
甲乙丙
【答案】(1)2;0.5;(2)大;1、4或2、5或3、6;(3)0.5;阿基米德;(4)小;0.7。
【解析】解:(1)由表格中数据知,物体的重力为2.0N,第一次实验中弹簧测力计的示数为1.5N,所以F
?j=G-F=2.ON-1.5N=0.5N;
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6),液体的种类相同(液体密度相同),排开液体的体积
越大,浮力越大;
分析1、4或2、5或3、6实验序号,当排开液体的体积相同时,水的密度较大,则在水中受到的浮力较大;
(3)G排=m排g=P水gV排=1.0X103kg/m3X10N/kgX50X10-6m3=0.5N;
通过比较每次实验中物体受到的浮力和它排开液体的重力的关系,还可以验证阿基米德原理;
(4)将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,受到的浮力越大,弹簧测力计的示数越小;
根据数据,贝l|Fjj=G-F=L5N-0.5N=1.0N
由F浮=P水gV排得V=V排=——逐一=----------LO'-----------=1.0X10-m3
P水g1.OX103kg/m3XlON/kg
在酒精中受到的浮力F浮'=P酒精gV排=0.8X103kg/m3X10N/kgX1.0X10-V=0.8N
F'=G-F浮'=1.5N-0.8N=0.7N
所以应该在弹簧测力计刻度盘的0.7N处对应标上0.8g/cn?字样。
11.在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,请你根据下图实验操作,从中选出一些图,针对某一个
因素进行探究,并通过分析弹簧测力计的示数,说明你的探究结果。
型
型9
堂
三
三
二
二
三
二2
-
一
三
三I3N
|1|,
二
三
三ITMI
一
一Y
T.I
水
水
J-.II水e
一
①②③④⑤
(1)探究的因素是:物体排开液体的体积选用的图是:①、②、③(填图中的序号)探究的结果
是:物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(2)上述所设计的方案,采用的方法是A。
A.控制变量法B.转换法C.模型法D.等效法。
【答案】
(1)物体排开液体的体积;①、②、③;物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大;(上述三个方案均
可)
(2)Ao
【解析】解:(1)方案一:
探究的因素是:物体排开液体的体积;
选用的图是:①、②、③;
探究的结果是:物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
方案二:
探究的因素是:液体的密度;
选用的图是:①、④、⑤;
探究的结果是:液体密度越大,物体受到的浮力越大。
方案三:
探究的因素是:物体所在的深度;
选择的图是:①、③、④;
探究的结果是:物体受到的浮力与所在的深度无关;
(2)上述所设计的方案,采用的方法是控制变量法。
12.一均匀的长方体浸没在密度为P波的液体中,如图所示。己知它的底面积为S,上表面所处的深度为5,
下表面所处的深度为h2,请根据浮力产生的原因,推导出此时长方体受到液体浮力的数学表达式。
【答案】F»=psg(h2-hi)S
【解析】解:由液体压强公式p=Pgh及压强公式的变形公式F=pS得:
长方体上表面受到的压力是:Fi=piS=p»ghiS;
长方体下表面受到的压力是:F2=p2S=Psgh2S,
长发体侧面受到的液体的合力为零;
所以长方体受到液体向上和向下的压力差是:Fg=F2-Fi=P»gh2S-P»ghiS=P«g(h2-hi)S。
据浮力的产生原因可知,此时所受的浮力是:F差=F^=Pi®g(h2-hi)S;
13.由浮力产生的原因可知:浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。一均匀的长方体密浸没
在液体中,如图所示。已知它的上、下底面积都为S,上表面所处深度为儿,下表面所处深度为hz,(液体
密度P液和g为己量)试推导:
(1)长方体下表面受到液体压力的表达式;
(2)物体受到浮力的表达式。
【答案】(1)长方体下表面受到液体压力的表达式为P浓ghzS;
(2)物体受到浮力的表达式为F浮=P淞g(h2-hi)So
【解析】解:
(1)长方体下表面所处深度为h?,则下表面受到液体的压强:pz=P»gh2,
由压强公式p=E可得,下表面受到液体的压力:F2=p2S=Pagh2S;
s
(2)长方体上表面所处深度为%,则上表面受到液体的压强:p^Psghn
由压强公式p=E可得,长方体上表面受到液体的压力:F=ps=pghs;
s11s1
上下两表面的压力差为:F2-F1=P»gh2S-PisghiS=P»g(h2-hl)So
根据浮力产生的原因可得,浮力表达式为:Fs=F2-Fi=Psg(h2-hi)So
14.如图甲,圆筒形容器内装有适量的水,放在水平桌面上,实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧
测力计下。小王要探究圆柱形物体A逐渐浸入水中时(水没有溢出容器),弹簧测力计的示数F与圆柱形
物体A下表面离水面的距离h的关系。实验过程中,小王将测量记录的数据绘制成乙图所示的曲线。请据
图分析回答下列问题:(不考虑物体A浸入过程中容器内水面的变化)
(1)由图乙可知,实心圆柱形物体A的高为12厘米。
(2)观察图乙,分析F和h的关系,可以得出结论:浸在液体中的物体所受浮力与排开液体的体积有
关。
(3)由图乙可知:当h等于14cm时,物体A浸在水中的体积大小为多少?
【答案】(1)12;(2)排开液体的体积;
(3)当h等于14cm时,物体A浸在水中的体积大小为7义10一'm'。
【解析】解:
(1)由图乙可知,当h=0时,即当物体下底与水面相平时,测力计示数即为物体的重力,即G物=9N;
当h=12cm时,测力计示数开始保持不变(为F示=2N),由F浮=6物-尸示可知,说明此时受到的浮力不变,
由阿基米德原理可知,从此时开始物体排开水的体积不变,即物体刚好浸没在水中,故圆柱体的高度为12cm;
(2)由图乙可知,h为0〜12厘米的过程中,物体浸入水中的深度越来越大,排开水的体积越来越大,测
力计示数越来越小,由F浮=G物-F示可知,物体受到的浮力越来越大,可以得出结论:浸在液体中的物体
所受浮力与排开液体的体积有关;
(3)由图乙可知,当h等于14cm时,物体处于浸没状态,由(1)知,圆柱体浸没时受到的浮力:
F'浮=G物-F示=9N-2N=7N;
根据阿基米德原理可得,物体A浸没在水中排开水的体积:
V—F浮—7N—7xin-4m3
V排一------------一-------------------------------------------------一/xiumo
P水gl.OX103kg/m3XlON/kg
15.小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的
物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示
(1)根据实验现象,你有什么发现,请写出两条①液体对物体的浮力与物体排开液体的体积有关;②
液体对物体的浮力与液体的密度有关
【答案】(1)①液体对物体的浮力与物体排开液体的体积有关;②液体对物体的浮力与液体的密度有关;
(2)4N;
(3)4X10%;1.25X103kg/m3o
(2)求在图丁中圆柱体所受的浮力
(3)圆柱体的体积和密度分别是多大?(g取10N/kg)
【解析】解:(1)(2)由图甲知,物体的重力G=5N,根据称重法,F浮=G-F不,分别求出乙、丙、丁、
戊实验中物体受到的浮力大小:
F浮乙=G-F示乙=5N-3.4N=1.6N;
F浮丙=G-F示丙=5N-1N=4N;
F浮丁=G-F示丁=5N-1N=4N,即图丁中圆柱体所受的浮力;
F浮戊=G-F示戊=5N-0.6N=4.4N;
由图乙丙结合F浮乙、F浮丙大小可知,液体对物体的浮力与物体排开液体的体积有关;
由图丁戊实验结合F浮丁、F浮戊、大小可知,液体对物体的浮力与液体的密度有关;
(3)根据阿基米德原理,在丁实验中,物体排开水的体积:
浮丁
F4N-43
V排=4X10m;
P水gl.OX103kg/m3X10N/kg
因浸没在水中,故V物¥排=4*10一铝;
圆柱体的密度:
p_m__G_5N=1.25X103kg/m3o
-43
V物gV物10N/kgX4X10m
16.小林和小徐通过实验研究将物体浸入液体的过程中,容器对水平桌面压力的变化情况。如图18所示,
他们将重力分别为30牛、40牛的甲、乙两个柱形物体,先后挂在弹簧测力计下,并将其逐渐浸入放在水平
桌面上的同一柱形容器的液体中(液体不溢出)。他们读出测力计示数F,并测得容器对桌面的压力F桌,
并根据相关物理量计算出物体所受浮力F浮,将数据记录在表一、表二中。
实验F(N)F浮(N)F桌(N)
序号
1201060
2161464
3121868
482272
542276
表二物体乙的重为40N
实验序F(N)F浮(N)F桌(N)
号
6
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