中考物理實驗15 （考點精講）探究影響浮力大小的因素

實驗15探究影響浮力大小的因素【猜想與假設(shè)】浮力的大小可能與物體排開液體的體積、液體的密度和物體浸沒在液體中的深度有關(guān)?！驹O(shè)計與進(jìn)行實驗】1.主要實驗器材：彈簧測力計、物體（）、燒杯、水、鹽水等；（1）彈簧測力計的使用:①在使用前，需觀察彈簧測力計的指針是否指在零刻度線的位置，若沒有，則需對測力計進(jìn)行調(diào)零;②讀數(shù)時，彈簧測力計需保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài);③測力計示數(shù)=大格示數(shù)+小格數(shù)×分度值.（2）實驗中，通過彈簧測力計的示數(shù)變化來說明浮力大小的變化，F(xiàn)浮=G-F示.2.測量浮力大小的原理：稱重法（）；3.實驗步驟：（1）探究浮力的大小與浸沒在液體中的深度的關(guān)系：①測量物體在空氣中的重力，如圖a；②把物體浸沒在水中不同深度處，分別讀出彈簧測力計的示數(shù)，如圖c、d所示；③測出物體所受的浮力。結(jié)論一：。（2）探究浮力大小與物體浸在液體中的體積的關(guān)系：①讓物體浸在液體中的體積逐漸變大，分別讀出彈簧測力計的示數(shù)，如圖b、c所示；②測出物體所受浮力。結(jié)論二：。（3）探究浮力的大小跟液體的密度的關(guān)系：①把同一物體浸沒在密度不同的液體中，分別讀出彈簧測力計的示數(shù)，如圖d、e所示；②測出物體所受浮力。結(jié)論三：?！痉治雠c論證】①由（a）、（c）、（d）三組實驗可知，物體所受的浮力與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)；②由（a）、（b）、（c）三組實驗可知，物體所受的浮力與物體排開液體的體積有關(guān)；③由（a）、（d）、（e）三組實驗可知，物體所受的浮力與液體的密度有關(guān)；【實驗結(jié)論】物體在液體中所受浮力的大小，跟它浸在液體中的體積有關(guān)、跟液體的密度有關(guān)。物體浸在液體中的體積越大、液體密度越大，浮力就越大?！緦嶒灧椒ā靠刂谱兞糠ǖ膽?yīng)用①控制液體的密度不變，用測力計提著同一個物體，以不同體積浸入同種液體，探究浮力的大小與物體浸在液體中體積的關(guān)系；②控制物體浸在液體中的體積不變，用測力計提著同一物體，讓它分別浸沒于不同液體中，探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系；③控制液體的密度及浸在液體中的體積不變，用測力計提著同一物體，讓它分別浸沒于相同液體的不同深度，探究浮力的大與物體浸在液體中的深度的關(guān)系?！窘涣髋c討論】（1）為了實驗現(xiàn)象更明顯，物體的體積應(yīng)稍大一些。（2）實驗時燒杯中的液體要“適量”：物體浸沒后液體不能溢出杯口，同時物體又能夠浸沒到液體中。（3）誤差分析：若先測物體在液體中受到的拉力，再測物體的重力，由于物體上沾有液體，則所測浮力會偏大；（4）物體浸在液體中的體積逐漸增大，物體受到的浮力也隨著增大，但是不能理解為浮力的大小與浸沒在液體中的深度有關(guān)；（5）探究浮力大小與物體形狀的關(guān)系。將形狀不同、質(zhì)量和密度相同的物體浸在同一液體中，控制物體排開液體的體積相同，比較物體所受浮力的大小。物體所受浮力大小與物體的形狀無關(guān)。（6）探究浮力的大小與物體的密度的關(guān)系將體積相同的不同物體，浸沒在同一液體中，比較物體所受的浮力大小。物體所受浮力大小與物體的密度無關(guān)。（7）浮力與深度的關(guān)系一般情況下，物體浸沒了以后，浮力與深度無關(guān)，因為V排不會隨著深度變化。但有一種特殊情況：氣球（或氣泡），不考慮溫度變化，在液體中時，由于深度不同，壓強(qiáng)也不同，氣球的體積會發(fā)生變化，越深時，壓強(qiáng)越大，體積就越小，V排就越小，浮力就越小，反之亦然。（8）實驗室選用了不同的液體，并進(jìn)行了多次實驗是為了讓實驗結(jié)論更具有普遍性。（9）物體的受力分析。物體在空氣中時受到豎直向下的重力和豎直向上的拉力；物體在水中時受到豎直向下的重力、豎直向上的拉力和豎直向上的浮力。（10）、圖像分析（）隨著h增大，先減小后不變，先增大后不變，如下圖所示的示意圖11.利用彈簧測力計和阿基米德原理計算固體密度和液體密度:（1）計算固體密度:已知物體的重力為G，物體浸沒在水中時所受的浮力F浮=G-F示，則物體的質(zhì)量為m=，物體的體積為V=V排=，物體的密度ρ===.（2）計算液體密度:已知物體的重力為G，物體浸沒在水中時所受的浮力F浮水=G-F水（F水表示物體浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)），物體浸沒在待測液體中時所受的浮力F浮液=G-F液（F液表示物體浸沒在待測液體中時彈簧測力計的示數(shù)），則物體的體積V=V排=，所以ρ液==.【例1】在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，小明同學(xué)和他的小伙伴們做了如圖所示的一系列實驗.（ρ水=1.0×103kg/m3）（1）實驗前，小明發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的指針未指向零刻度線處，則接下來小明應(yīng)進(jìn)行的操作是對彈簧測力計進(jìn)行校零.（2）物體的重力為9N，第③步實驗中，物體所受的浮力為1N.（3）實驗中，若將第①步和第③步的順序調(diào)換一下，則測出的物體浸沒在水中時所受的浮力將偏大.（4）①②③三步實驗是為了探究浮力的大小與物體排開液體的體積的關(guān)系，得出的初步結(jié)論是液體密度一定時,物體排開液體的體積越大,物體受到的浮力越大.（5）分析①③④三步的實驗數(shù)據(jù)，可知浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān).（6）此實驗還探究了浮力的大小與液體密度的關(guān)系，得出的初步結(jié)論是物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,物體受到的浮力越大.（7）同組的小張同學(xué)認(rèn)為本實驗中得出的實驗結(jié)論不具有普遍性，為得到更具普遍性的結(jié)論，接下來他們應(yīng)進(jìn)行的操作是更換不同的物體和液體進(jìn)行多次實驗.（8）如下圖所示是其中一位同學(xué)繪制的當(dāng)物體浸入水中時彈簧測力計的示數(shù)F隨物體下表面到水面的距離h變化的關(guān)系圖像，其中正確的是B.（9）通過實驗數(shù)據(jù)可知物體的密度為9.0×103kg/m3.（10）通過實驗數(shù)據(jù)可知鹽水的密度為1.2×103kg/m3.【例2】三組同學(xué)用一個彈簧測力計、一個物體、兩個相同的燒杯（分別裝有一定量的水和鹽水）、鐵架臺，分別進(jìn)行以下實驗探究．第一組：探究浮力大小與哪些因素有關(guān)，實驗過程如圖所示：（1）比較實驗步驟①、②、③的數(shù)據(jù)可以得出物體受到的浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)．（2）比較實驗步驟③、④的數(shù)據(jù)可以得出物體所受到的浮力大小與液體密度有關(guān)．（3）如果在實驗步驟④中，彈簧測力計的示數(shù)減小不明顯，為了使實驗效果更明顯，請?zhí)岢鲆粭l改善的措施往鹽水中加鹽(或把水換成酒精)．第二組：探究浮力大小等于什么，實驗過程如圖所示：（4）按照如圖所示的實驗順序，會使得排開水的重力（選填“物體所受的浮力”或“排開水的重力”）測量錯誤，并且測量結(jié)果會偏小（選填“偏大”或“偏小”）．（5）如果步驟②中，放入物體之前，燒杯中的水未裝滿，那么會導(dǎo)致排開水的重力（選填“物體所受的浮力”或“排開水的重力”）測量錯誤．第三組：探究浮力的大小是否與液體的多少有關(guān)，實驗過程如圖所示：（6）步驟②中將物體浸入水中，然后減少容器中的水量，使得水面下降，如步驟③所示．根據(jù)實驗過程及收集到的數(shù)