专题08 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系-2024-2025学年八年级物理下册教材实验大盘点（人教版2024）

PAGE1实验08探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系【实验目的】验证阿基米德原理，探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系（）。【实验器材】弹簧测力计、物体（ρ物＞ρ液）、溢水杯、小桶、水、盐水等。【进行实验与收集证据】（1）用弹簧测力计测出小桶的重力G桶；（2）用弹簧测力计测出物体的重力G物；（3）将溢水杯装满水，再将小桶放在溢水杯的溢水口下，使溢出的水刚好能流入小桶；（4）将物体慢慢放入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，则物体受到的浮力F浮=G物-F；（5）测出小桶和排开的水所受的总重力G总，则排开的水所受重力G排=G总-G桶；（6）换用不同质量的物体，重复上述实验步骤，再做几次，并将实验数据填入表格中。实验次数G桶/NG物/NF/NF浮/NG总/NG排/N123【注意事项】（1）溢水杯必须装满水，确保排开的水全部流出。（2）物体浸入要缓慢，避免水溅出或测力计读数不稳。（3）避免物体触碰杯壁或杯底，否则会引入额外支持力，导致浮力测量偏大。（4）排开水的体积测量要精确，使用量筒时视线与液面凹处平齐。【实验结论】浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。【典例1】下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景，请根据图示完成下面的填空。（1）实验中的所用圆柱体的重力为4N。（2）在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水。（3）纠正错误后，继续实验，在情景C中，圆柱受到的浮力F浮＝1N。（4）圆柱体排开的水所受的重力G排＝1N。（5）实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。（6）纠正错误后，圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中，水对溢水杯底的压强保持不变（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”）。解：（1）由图B可知，实验中的所用圆柱体的重力为4N；（2）圆柱体放入水中前，溢水杯中的水应该满的，否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积，所以，在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水，应改为在溢水杯中装满水；（3）由图C可知，圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数F＝3N，则圆柱受到的浮力：F浮＝G﹣F＝4N﹣3N＝1N；（4）由图D可知，小桶和水的总重力G总＝1.9N；由图A可知，空小桶的重力G桶＝0.9N，则圆柱体排开水所受的重力：G排＝G总﹣G桶＝1.9N﹣0.9N＝1N；（5）由（3）（4）可知，浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。（6）纠正错误后，即溢水杯中的水应该满的，圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程，溢水杯中水的深度不变，由p＝ρgh可知，水对溢水杯底的压强保持不变。答案：（1）4；（2）溢水杯未注满水；（3）1；（4）1；（5）等于；（6）保持不变。【典例2】小明所在学习小组在验证“阿基米德定律”的实验中，选择溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材进行实验，具体操作步骤如下：A．测出铁块所受重力G；B．测出空桶所受重力G1；C．将溢水杯中装满水；D．把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，读出测力计示数F；E．测出小桶和被排开水的总重G2；F．记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材（1）以上步骤中，若得到G﹣F＝G2﹣G1（填写题中对应数据的字母），说明验证实验是成功的。（2）若想测量小木板所受浮力和体积的大小，学习小组设计如图的实验：现将小木块挂在弹簧测力计下，测力计示数为F1，再将定滑轮用吸盘固定在烧杯底（滑轮质量不计），弹簧测力计通过定滑轮拉着木块浸没在水中静止时，示数为F2，其中定滑轮的作用是改变力的方向，此时木块所受浮力F浮＝F1+F2，木块的体积V木＝（用字母表示）解：（1）根据实验数据计算浮力与排开水的重力，浮力等于铁块重力G减去铁块浸没在水中时弹簧测力计的示数F，即：F浮＝G﹣F；排开水的重力G排等于桶与水的总重力G2减去空桶的重力G1，即：G排＝G2﹣G1；比较F浮与G排的大小关系可得：G﹣F＝G2﹣G1；（2）根据定滑轮的特点可知，使用定滑轮，不能省力，只能改变力的方向，所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力，图中所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用，根据平衡力可知，浮力为：F浮＝F1+F2，根据F浮＝ρ水gV排可知，（3）木块的体积为：V木＝V排＝＝。答案：（1）G﹣F＝G2﹣G1；（2）改变力的方向；F1+F2；。【训练1】如图所示，为了验证“阿基米德原理”，某同学做了如下实验：（1）如图甲，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力计为T1，小桶与石块的总重记为G，则T1＝G（选填“＞”“＜”“＝”）；（2）如图乙，在溢水杯中盛满水，当石块浸没在水中时，排出的水便流到旁边的小水杯中，将排出的水的重力记为G排；（3）如图丙所示，把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中，弹簧的下端又会到达原来的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力记为T2，则T2＝T1（选填“＞”“＜”“＝”）；（4）通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块受到的浮力F浮与排出水的重力G排之间的关系T1＝G，T2＝G+G排﹣F浮，且T1＝T2，所以F浮＝G排。（要求写出推导过程）解：（1）弹簧对小桶的拉力计为T1，和小桶和石块的总重是一对平衡力，大小相等，即T1＝G；（3）在两个拉力的作用下，弹簧伸长到相同的位置，起到相同的效果，所以这两个拉力的关系是：T2＝T1；（4）甲图中，T1＝G；丙图中，T2＝G+G排﹣F浮；因为T1＝T2，所以G＝G+G排﹣F浮，所以F浮＝G排。答案：（1）＝；（3）＝；（4）T1＝G，T2＝G+G排﹣F浮，且T1＝T2，所以F浮＝G排。【训练2】如图所示是小芳同学探究“阿基米德原理”的实验，其中桶A为圆柱形（1）小沿同学用弹簧测力计分别测出了空桶A、B的重力，如图甲、乙所示，则桶A重2N，桶B重1.6N（2）将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中，用桶B接住溢出的水，如图丙所示。则空桶A受到的浮力为2N（3）测出桶B和溢出水的总重力，如图丁所示，则桶A排开水的重力为2N（4）接着小芳同学往桶A中加入沙子进行实验，得到4组数据，表格如下，其中有明显错误的是第3次，实验中，随着加入沙子越多，桶A浸入水中就越深（选填“深”或“浅”）次数1234桶A与沙子的总重量/N2.42.83.23.4桶B与水的总重量/N4.04.44.65.0（5）分析以上探究过程可以得到的结论是：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力大小等于该物体排开的液体受到的重力（6）小芳同学进一步探究，她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中，桶A浸入水中的深度为h1，浸入另一液体中的深度为h2，设水的密度为ρ水，则另一液体的密度表达式为ρ液＝（用题中所给和所测物理量的字母表示）解：（1）由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，甲图中弹簧测力计的示数为2N，即桶A重为2N，乙图中弹簧测力计的示数为1.6N，即桶B重为1.6N，（2）如图丙，小桶A处于漂浮状态，由物体漂浮的条件可知，小桶A受到的浮力与小桶的重力相同，即F浮＝GA＝2N；（3）由图丁可知，小桶B和排开的水的总重力为G总＝3.6N，所以，小桶A排开的水重：G排＝G总﹣G桶＝3.6N﹣1.6N＝2N；（4）由表格数据可知，桶A与沙子的总重量从2.4N增加到2.8N，增加量ΔG沙＝2.8N﹣2.4N＝0.4N；桶A与水的总重量从4N增加到4.4N，增加量ΔG水＝4.4N﹣4N＝0.4N；即ΔG沙＝ΔG水，而第3次实验中桶A与沙子的总重量从2.8N增加到3.2N，增加量ΔG沙＝3.2N﹣2.8N＝0.4N；桶A与水的总重量从4.4N增加到4.6N，增加量ΔG水＝4.6N﹣4.4N＝0.2N；即ΔG沙≠ΔG水，故错误的是第3次，随着加入沙子越多，桶A与沙子的总重力增大，因为漂浮，所以浮力增大，由F浮＝ρ水gV排可知，排开水的体积增大，则桶A浸入水中就越深。（5）由图丙可知，空桶A受到的浮力为2N，该物体排开的液体受到的重力G排＝G总﹣G桶＝3.6N﹣1.6N＝2N；分析以上探究过程可以得到的结论是：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力大小等于该物体排开的液体受到的重力、（6）装有适量沙子的桶A始终处于漂浮状态，所受浮力等于本身的重力，则F浮水＝F浮液＝G，由于V排水＝SH，V排液＝Sh，根据F浮＝ρ液gV排得：ρ水gSh1＝ρ液gSh2，所以ρ液＝。答案：（1）2；1.6；（2）2；（3）2；（4）3；深；（5）排开的液体受到的重力；（6）ρ液＝。1．（2024•济南中考）小东在学习“阿基米德原理”时，发现老师研究的物体都是在液体里下沉的，于是他想用木块验证“漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮是否等于物体排开的液体所受重力的大小G排”。（1）小东在设计实验时，通过推理得到了一种间接验证的方法。推理过程如下：因为木块漂浮在水中，所以木块所受浮力的大小F浮等于木块所受重力的大小G木。若要验证F浮是否等于G排，只需验证木块的重力G木是否等于G排，又因为G＝mg，所以只需验证m木是否等于m排，于是，小东找来了电子秤（可直接显示物体质量）、溢水杯和小烧杯进行实验，实验步骤如下：a.用电子秤测量木块的质量m木；b.用电子秤测量小烧杯的质量m杯；c.把木块轻轻放入装满水的溢水杯中，用小烧杯收集从溢水杯中被木块排开的水；d.用电子秤测量小烧杯和排开的水的总质量m总。（2）实验数据记录如表所示：研究对象木块质量m木/g小烧杯质量m杯/g杯、水总质量m总/g排开水的质量m排/g木块8038118分析表格中的实验数据，得出结论：漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮与物体排开的液体所受重力的大小G排相等。（3）在和同学交流分享时，小华认为以上实验过程可以更加简化，如图乙所示，只需将装满水的溢水杯放在电子秤上，将木块轻轻放入溢水杯的同时用手拿着小烧杯收集排开的水，等溢水杯中不再有水溢出时，拿走小烧杯，若观察到电子秤的示数保持不变，即可得到F浮＝G排。（4）小明梳理小东的推理过程时发现，下沉的物体不能通过“m物是否等于m排”间接验证“F浮是否等于G排”，原因是下沉的物体重力大于浮力。解：（1）木块漂浮在水中，故木块所受浮力的大小F浮等于木块所受重力的大小G木。若要验证F浮是否等于G排，只需验证木块的重力G木是否等于G排，又因为G＝mg，所以只需验证m木是否等于m排；（2）溢出水的质量等于总质量减去空杯的质量，即m排＝m总﹣m杯＝118g﹣38g＝80g，恰好等于木块的质量，故漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮与物体排开的液体所受重力的大小G排相等。（3）只需将装满水的溢水杯放在电子秤上，将木块轻轻放入溢水杯的同时用手拿着小烧杯收集排开的水，等溢水杯中不再有水溢出时，拿走小烧杯，溢出水的质量与物块质量相等，故电子秤的示数保持不变；（4）下沉的物体重力大于浮力，故不能通过“m物是否等于m排”间接验证“F浮是否等于G排”。答案：（1）木块的重力G木是否等于G排；（2）80；相等；（3）电子秤的示数保持不变；（4）下沉的物体重力大于浮力。2．（2023•天津中考）在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究。请你完成下列任务：【实验探究】通过图1所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。由实验可得结论：F浮＝G排。这就是阿基米德原理。【理论探究】第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图2所示。第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理。请你写出推导过程。提示：推导过程中所用物理量需要设定（可在图2中标出）。【原理应用】水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器，内装质量为m的液体。现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没（与容器底接触但不密合），整个过程液体未溢出。金属圆柱体静止时所受浮力F浮＝。解：【实验探究】由甲、乙两图可知F浮＝G﹣F示＝2N﹣1N＝1N，由丙、丁两图可知

G排＝G总﹣G空＝1.5N﹣0.5N＝1N，比较可得：F浮＝G排；【理论探究】设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图：根据液体压强公式p＝ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强，根据F＝pS可知液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力，两者之差即为浮力，即F浮＝F2﹣F1＝ρgh2S﹣ρgh1S＝ρg（h2﹣h1）S＝ρghS＝ρgV排＝m排g＝G排；【原理应用】设圆柱体静止后液体的高度为h′，则液体的密度ρ液＝＝，物体受到的浮力F浮＝G排＝ρ液V排g＝×S2h′g＝。答案：【实验探究】F浮＝G排；【理论探究】设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图：根据液体压强公式p＝ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强，根据F＝pS可知液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力，两者之差即为浮力，即F浮＝F2﹣F1＝ρgh2S﹣ρgh1S＝ρg（h2﹣h1）S＝ρghS＝ρgV排＝m排g＝G排；【原理应用】。3．（2024•郑州模拟）某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。（1）先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为3.8N。（2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为1.4N．石块排开的水所受的重力可由AD（填字母代号）两个步骤测出。（3）由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力。（4）为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是A。A．用原来的方案和器材多次测量取平均值B．用原来的方案将水换成酒精进行实验C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验（5）另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则能（选填“能”或“不能”）得到与（3）相同的结论。解：（1）由图B可知，弹簧测力计的示数为3.8N，即物体对弹簧测力计的拉力为3.8N，因为物体间力的作用是相互的，弹簧测力计对物体的拉力也为3.8N；因为物体处于平衡状态，受拉力和重力是一对平衡力，大小相等，故物体的重力是3.8N；（2）由称重法：知：F浮＝G﹣F示＝3.8N﹣2.4N＝1.4N；液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力，由图中AD两个步骤测出；（3）根据（2）知F浮＝1.4N；排开液体的重力：G排＝F桶和水﹣F桶＝2.6N﹣1.2N＝1.4N，故可以得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力，即F浮＝G排；（4）本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究型实验，多次测量找普遍规律。A．测量型实验多次测量取平均值减小误差，此实验为探究型，不能求平均值，故A不合理；B．用原来的方案将水换成酒精进行多次实验，找出普遍规律，故B合理；C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验，找出普遍规律，故C合理；故选A；（5）只将石块的一部分浸入水中，排开水的体积减小，排开水的重力减小，浮力减小，仍能得出；F浮＝G排。答案：（1）3.8；（2）1.4；AD；（3）排开液体的重力；（4）A；（5）能。4．（2024•哈尔滨模拟）小明在验证“阿基米德原理”实验中：（1）用已调零的弹簧测力计，按照图甲中所示顺序进行实验操作，测力计的示数分别为：F1、F2、F3、F4，由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮＝F1﹣F2，测得铁球排开水所受的重力表达式为G排＝F3﹣F4（用此题中所给字母表示）；（2）小明预期要获得的结论是：F1﹣F2＝F3﹣F4（用此题中所给字母表示）；（3）在读数正确的情况下，小明由实验数据发现：铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排，而且超出了误差允许的范围，得出此实验结果的原因可能是溢水杯中没有装满水（或烧杯中的水未倒干净）（写出一条即可）；（4）小明分析发现了此实验操作中存在的问题并加以改正。进一步思考：如果实验中物体没有完全浸没水中，能否验证“阿基米德原理”。正确的观点是能（选填“能”或“不能”）验证；（5）他又进行了如下深入探究：将溢水杯中注满水放在电子秤上。如图乙所示，其示数为m1，将铁球用细线悬挂轻轻放入水中浸没，待杯中水停止外溢时，如图丙所示，其示数为m2，则m1＝m2（选填“＞”、“＝”、“＜”）。解：（1）物体的重力是F1，物体浸没在水中弹簧测力计对物体的拉力是F2，物体浸没在水中受到的浮力F浮＝F1﹣F2，物体排开水的重力G排＝F3﹣F4。（2）由阿基米德原理知，浸在液体中的物体受到浮力大小等于物体排开液体受到的重力，故F浮＝G排，所以F1﹣F2＝F3﹣F4。（3）如果图甲中溢水杯没有装满水，会导致铁球排开水的重力大于流入小桶中水的重力（即测得的G排偏小），另外，按照图甲中所示顺序进行实验时，可能烧杯中的水未倒干净，此时的示数F4偏大，根据G排＝F3﹣F4可知测得的G排偏小，这些都会造成铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排。（4）如果实验中物体没有完全浸没水中，物体受到的浮力减小，物体排开水的重力也减小，物体浸在水中的体积大小不影响阿基米德原理的验证。（5）铁球浸没在水中，铁球受到的浮力F浮＝G排，物体间力的作用是相互的，则铁球给水的压力F＝F浮，当铁球浸没在盛满水的溢水杯中，排出水的重力为G排，故电子秤的压力增加了F浮，又减少了G排，因为F浮＝G排，故电子秤受到的压力不变，故电子秤示数不变，故m1＝m2。答案：（1）F1﹣F2；F3﹣F4；（2）F1﹣F2＝F3﹣F4；（3）溢水杯中没有装满水（或烧杯中的水未倒干净）；（4）能；（5）＝。5．（2024•昆明模拟）某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。

（1）弹簧测力计使用前要先进行校零。（2）实验步骤如图1所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮＝F1﹣F3。（3）以下选项中若B成立，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。A.F1﹣F2＝F3﹣F4B.F1﹣F3＝F4﹣F2C.F3﹣F2＝F1﹣F4（4）另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋（质量忽略不计）对实验进行改进，装置如图2所示。向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到A的示数逐渐变小，B的示数逐渐变大，且A、B示数的变化量相等（选填“相等”或“不相等”）。（5）比较两种实验方案，改进后的优点是BC（多选）A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小B.实验器材生活化，测力计固定、示数更稳定C.能同步观察测力计A、B示数的变化解：（1）弹簧测力计使用前指针要指向零刻度线，如果没指向零刻度线，需要校零；（2）由图甲可知物体的重力G＝F1，由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F′＝F3，则物体受到的浮力F浮＝G﹣F′＝F1﹣F3；（3）由图乙可知空烧杯的重力为F2，由图戊可知物体浸没时排开液体与烧杯的总重力为F4，则物体浸没时排开液体的重力G排＝F4﹣F2，当F浮＝G排即F1﹣F3＝F4﹣F2可知，物体受到浮力的大小与排开液体所受重力相等；（4）如图2所示，向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，重物排开水的体积变大，受到的浮力变大，由称重法F浮＝G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变小，重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大，即弹簧测力计B的示数越大，薄塑料袋的质量忽略不计时，由阿基米德原理可知，弹簧测力计A、B示数的变化量相等；（5）比较两种实验方案可知，改进后：A.由称重法F浮＝G﹣F′可知，弹簧测力计A的示数等于物体的重力减去受到的浮力，故A错误；B.由图2的实验装置和器材（两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋）可知，实验器材生活化，测力计固定、示数更稳定，故B正确；C.薄塑料袋不计质量，能同步观察测力计A、B示数的变化，从而得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力的关系，故C正确。答案：（1）校零；（2）F1﹣F3；（3）B；（4）变小；变大；相等；（5）BC。6．（2024•泰州期末）小明学习了阿基米德原理后，和物理兴趣小组的同学们利用图中的弹簧测力计、体积约为10cm3的实心金属块、细线、大烧杯、小桶、小垫块和水等器材，设计实验验证阿基米德原理。（1）小明他们首先向老师汇报了自己的实验思路：①用弹簧测力计分别测出空桶和金属块的重力为G1和G2；②把大烧杯用小垫块垫起，使右边的溢水口斜向下，在大烧杯中装满水，过会儿把小桶放在大烧杯的溢水口下方；③用弹簧测力计吊着金属块使其浸没到大烧杯的水中，记下弹簧测力计示数为F1；④待大烧杯中的水不再溢出时，用弹簧测力计测出溢出的水和小桶的总重力为F2。若满足G2﹣F1＝F2﹣G1（用所测物理量符号表示）等式成立就可以验证阿基米德原理。（2）老师肯定了他们的实验思路，但提醒他们利用现有实验器材将无法完成实验，请你帮他们分析无法完成实验的原因是：物体所受浮力为0.1N，弹簧测力计的分度值为0.2N，无法精确得出物体所受浮力。（3）小明他们更换相关器材，顺利完成了实验，实验后小组成员又进行了交流，要验证阿基米德原理，金属块不一定（选填“一定”或“不一定”）要浸没在水中。解：（1）实验步骤：①用弹簧测力计分别测出空桶和金属块的重力为G1和G2；②把大烧杯用小垫块垫起，使右边的溢水口斜向水下，在大烧杯中装满水，过会儿把小桶放在大烧杯的溢水口下方；③用弹簧测力计吊着金属块使其浸没到大烧杯的水中，记下弹簧测力计示数为F1，④待大烧杯中的水不再溢出时，用弹簧测力计测出溢出的水和小桶的总重力为F2，根据称重法可知F浮＝G2﹣F1，排出水的重力G排＝F2﹣G1，根据阿基米德原理可知：F浮＝G排，若满足G2﹣F1＝F2﹣G1等式成立就可以验证阿基米德原理；（2）金属块的体积为10cm3，故排开水的体积为10cm3，则F浮＝ρ水gV排＝103kg/m3×10N/kg×10×10﹣6m3＝0.1N，从图中可知弹簧测力计的分度值为0.2N，故无法精确得出物体所受浮力；（3）阿基米德原理适用于所有情况下浮力的计算，要验证阿基米德原理，金属块不一定要浸没在水中。答案：（1）装满；G2﹣F1＝F2﹣G1；（2）物体所受浮力为0.1N，弹簧测力计的分度值为0.2N，无法精确得出物体所受浮力；（3）不一定。7．（2024•西安模拟）小华利用如图装置探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。（1）小华的实验步骤如图1所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力；若F1﹣F3＝F4﹣F2，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力相等的关系；（2）实验完成后，小华利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋（质量忽略不计）对实验装置进行了改进，如图2所示。向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到A的示数逐渐减小，（选填“增大”“减小”或“不变”）B的示数逐渐增大，且A、B示数的变化量相等（选填“相等”或“不相等”）。（3）上述实验完成后，小华还探究了“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”，他用橡皮泥代替实心圆柱体物块，操作步骤如下：A.将橡皮泥做成“碗”状并放入盛水的烧杯中，使其漂浮在水面上，杯中水深h1；B.把橡皮泥从水中取出捏成团状，再放入烧杯中，其下沉至杯底，杯中水深h2；①由此小华认为：物体受到的浮力与其形状有关，其结论错误的原因是没有控制排开液体体积相等；②橡皮泥第一次受到的浮力＞（选填“＜”“＝”或“＞”）第二次受到的浮力。解：（1）由图甲可知物体的重力G＝F1，由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F′＝F3，则物体受到的浮力F浮＝G﹣F′＝F1﹣F3；由图乙可知空烧杯的重力为F2，由图戊可知物体浸没时排开液体与烧杯的总重力为F4，则物体浸没时排开液体的重力G排＝F4﹣F2，当F浮＝G排即F1﹣F3＝F4﹣F2可知，物体受到浮力的大小与排开液体所受重力相等；（2）如图2所示，向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，重物排开水的体积变大，受到的浮力变大，由称重法F浮＝G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变小，重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大，即弹簧测力计B的示数越大，薄塑料袋的质量忽略不计时，由阿基米德原理可知，弹簧测力计A、B示数的变化量相等；（3）①由此小华认为：物体受到的浮力与其形状有关，其结论错误的原因是：没有利用控制变量法，即只关注了橡皮泥形状的改变，没有控制排开相同体积的液体；②由物体的浮沉条件可知，橡皮泥漂浮时F浮1＝G，橡皮泥下沉时F浮2＜G，则F浮2＜F浮1；故第一次受到的浮力大于第二次受到的浮力。答案：（1）丁；F4﹣F2；（2）变小；相等；（3）没有控制排开液体体积相等；＞。8．（2024•哈尔滨四模）小玲和小新想要探究“浮力大小与排开液体的质量的定量关系”。实验次数石块空气中时弹簧测力计示数F1/N石块浸没在水中时弹簧测力计示数F2/N排出水的质量m/kg184.80.3224.52.70.18331.80.12（1）小玲将石块用细线悬挂在竖直的弹簧测力计的下方，当测力计与物体静止时，记录此时测力计的示数为F1，小玲指出此时测力计的示数即为石块的重力，其依据是：二力平衡。（2）将溢水杯中装满水，用测力计钩挂石块，使石块浸没在水中，读出此时弹簧测力计的示数为F2，则石块受到的浮力F浮＝F1﹣F2（用所测量的物理量表示）。（3）用托盘天平测量出被石块从溢水杯排到小烧杯中水的质量记为m。换用不同大小的石块多次实验，并将测得的实验数据整理至表格中如表格所示。（4）请你帮助他们分析实验数据并得到结论。（5）在本实验完成后，小玲想要进一步测量本实验使用的石块的密度，小新说无需测量，用现有的数据就可以计算得到石块的密度。请你用上面测量得到物理量的符号，写出石块密度的表达式：ρ石＝（水的密度用ρ水表示）。解：（1）图中石块静止受力平衡，重力和弹簧测力计对它的拉力是平衡力，大小相等，故是根据二力平衡的条件测量重力。（2）当石块浸没在水中时，石块受到重力G、浮力F浮和弹簧测力计的拉力F2，此时石块处于静止状态，根据力的平衡可知，这三个力的关系为G＝F浮+F2，由（1）得，G＝F1，所以F浮＝F1﹣F2；（4）由（2）得F浮＝F1﹣F2；由表格信息得，第一次实验F1'＝8N，F2'＝4.8N，则F1浮'＝F1'﹣F2'＝8N−4.8N＝3.2N排出水的质量m1＝0.32kg，则G1排＝m1g＝0.32kg×10N/kg＝3.2N；即G1排＝F1浮'；设第二次和第三次受到的浮力分别为F2浮'、F3浮'，排开水的质量分别为G2排、G3排，同理可以得到G2排＝F2浮'，G3排＝F3浮'，所以分析实验数据可以得到结论：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。（5）由（4）得浮力的大小等于物体排开液体所受的重力，即F浮＝m水g……①又因为F浮＝F1﹣F2……②联立①②得，，根据，所以石块的体积又因为G石＝m石g＝F1，所以，所以石块密度答案：（1）二力平衡；（2）F1﹣F2；（4）浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力；（5）。9．（2024•长春二模）小惠学习了阿基米德原理后，做了如下实验，如图所示。器材：弹簧测力计、细线、小烧杯、溢水杯、水、小石块和其它不同的物体（不吸液体，且物体的密度大于液体的密度）。（1）请画出图甲中小石块所受重力G的示意图。（2）小惠换用不同的物体或液体按图中甲、乙、丙、丁的顺序进行了多次实验，图丙中溢水杯装满液体，由实验数据得出F浮＝G排。从而验证了阿基米德原理的正确性。若某次实验时，物体没有全部浸没在液体中，则此时F浮＝G排。（3）图丙步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中（未接触溢水杯），小石块下表面受到的液体压强将变大，溢水杯底部受到液体的压强不变。（选填“变大”“不变”“变小”）（4）图中甲、乙、丙、丁步骤中弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3、F4，液体密度为ρ液，则小石块的密度表达式为×ρ液（用测得的物理量和已知量表示）。解：（1）重力方向竖直向下，故重力示意图如下图所示：（2）弹簧测力计一个小格代表0.2N，由图可知，物体重力为3N；烧杯重力为1.6N；物体浸入液体中，此时弹簧测力计示数为2.6N，烧杯和水的总重力为2.0N；由甲丙的示数差可得F浮＝0.4N；由乙丁的示数差可得G排＝0.4N；故F浮＝G排；阿基米德原理适用于任何情况，若某次实验时，物体没有全都浸没在液体中，F浮＝G排；（3）小石块逐渐浸入液体过程中，小石块深度发生了变化，小石块下表面受到的液体压强将变大；溢水杯原来是装满液体的，小石块逐渐浸入液体过程中，液体的深度没有变，液体对杯底的压强将不变；（4）根据称重法和阿基米德原理，F浮＝F1﹣F3＝F4﹣F2＝ρ液gV排；弹簧测力计F1＝ρ石gV物；物体浸没在液体中，V排＝V物；则石块密度为：ρ石＝×ρ液（或ρ石＝×ρ液）答案：（1）如上图；（2）＝；＝；（3）变大；不变；（4）×ρ液或×ρ液10．（2024•泰州二模）某兴趣小组为了验证阿基米德原理，设计并开展了如下的实验：步骤一：取一个如图甲所示的塑料圆筒和金属圆柱体（塑料圆筒容积和金属圆柱体体积相同），按图乙进行操作，读出弹簧测力计的示数为F1；步骤二：如图丙所示，向烧杯中加水使金属圆柱体刚好浸没，读出弹簧测力计的示数为F2；步骤三：如图丁所示，用滴管向塑料圆筒中加满水，调节测力计的悬挂高度，保证金属圆柱体浸没于水中且不与烧杯底部接触，读出弹簧测力计的示数为F3。（1）如图丙所示，此时金属圆柱体受到的浮力大小为F1﹣F2（用题中物理量符号表示）。（2）步骤三完成后，小桶中滴入的水的重等于金属圆柱受到的浮力大小。（3）若实验中的测量结果满足F3＝F1的关系（用题中物理量符号表示），则可以验证阿基米德原理。（4）另一小组同学用相同的器材完成实验时，测力计未校零就进行了实验，若该小组同学实验中所有的读数均正常，则该小组将发现圆柱体受到的浮力等于它排开水的重力。（选填“大于”“小于”或“等于”）解：（1）根据称重法测浮力可知，此时圆柱体受到的浮力为F浮＝G﹣F2＝F1﹣F2；（2）步骤三完成后，圆柱体的体积等于筒的容积，用滴管向塑料圆筒中加满水，此时调节测力计的悬挂高度，保证金属圆柱体浸没于水中且不与烧杯底部接触，可知小桶中滴入的水的重等于金属圆柱排开液体的重力，即受到的浮力大小。（3）图乙测出了物体的重力，图丙测量的是物体浸在水中时弹簧测力计的拉力，物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力，物体受到的浮力为F浮＝G物﹣F＝F1﹣F2；物体排开液体的重力G排＝F3﹣F2；如果满足F3＝F1可以证明阿基米德原理成立。（4）由于实验过程中，有G排＝F3﹣F2；F浮＝G物﹣F＝F1﹣F2；都是差值法计算的，所以测力计未校零，差值不变，故对实验结果没有影响，则该小组将发现圆柱体受到的浮力等于它排开水的重力。答案：（1）F1﹣F2；（2）受到的浮力大小；（3）F3＝F1；（4）等于。11．（2024•九江模拟）小玲和小新在学完《阿基米德原理》这节课后，利用石块进行实验探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。（1）小玲安装如题图甲所示步骤进行实验，正确的测量顺序应该是④①②③；（2）图甲②步骤中弹簧测力计示数为2.6N。石块所受浮力F浮＝0.4N；（3）小玲按照正确顺序完成上述步骤，处理数据时发现F浮≠G排。这是因为图甲①中溢水杯中未加满水。排除错误后，小玲重新实验，最终得出结论：F浮＝G排；（4）同组的小新提出了一个新方案，他将满水的溢水杯放在升降台C上，用C来调节溢水杯的高度。当小新逐渐调高升降台时，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计A示数的变化量等于（选填“大于”“小于”或“等于”）弹簧测力计B示数的变化量。在这个过程中电子秤的示数不变（选填“变大”“变小”或“不变”）。解：（1）为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力，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，求排出的水的重力．因此，最合理的顺序应为：④①②③；（2）由图②可知，弹簧测力计的一个大格代表1N，一个小格代表0.2N，弹簧测力计示数是2.6N。在实验步骤②中金属块所受浮力F浮＝G﹣F＝3N﹣2.6N＝0.4N；（3）最初溢水杯中的水未装至溢水