精練06浮力實驗探究（原卷版）

精練06浮力實驗探究【知識儲備】探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)由于液體對物體浮力的大小跟液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，所以在進行實驗探究時要運用控制變量法．(1)探究浮力大小與液體密度的關(guān)系時，要保持物體排開液體的體積不變，改變液體的密度；(2)探究浮力大小與物體排開液體體積的關(guān)系時，要保持液體的密度不變，改變物體排開液體的體積．探究物體的浮沉條件浸沒在液體中的物體可以有兩種方法來判斷物體的浮與沉(1)根據(jù)物體在液體中受到的浮力與重力的大小關(guān)系來判斷：當(dāng)F?。綠時，物體上浮；當(dāng)F?。糋時，物體下沉；當(dāng)F浮＝G時，物體懸浮．(2)根據(jù)液體密度與物體密度的相對大小來判斷：當(dāng)ρ液＞ρ物時，物體上?。划?dāng)ρ液＜ρ物時，物體下沉；當(dāng)ρ液＝ρ物時，物體懸浮．利用浮力知識測密度的實驗(1)若ρ物＞ρ液，物體完全浸入液體中，根據(jù)阿基米德原理公式F＝ρ液gV排及稱重法公式F?。紾－F，可求出V排＝eq\f(G－F,ρ液g)；又因為G＝mg＝ρ物gV物，此時V物＝V排，可得ρ物＝eq\f(G,G－F)ρ液．根據(jù)此式，已知ρ液，可求出ρ物；已知ρ物，可求出ρ液．(2)若ρ物＜ρ液，物體漂浮在液面上，根據(jù)物體漂浮條件G物＝F?。溅岩篻V排；利用大頭針可使物體完全浸入液體中，求出物體的體積V；物體的密度ρ物＝eq\f(m,V)＝eq\f(G物,Vg)＝eq\f(ρ液V排,V).【專題精煉】1．（2023?溫州一模）為證明空氣浮力的存在，科學(xué)興趣小組利用自行車氣嘴、礦泉水瓶、細繩、氣球等器材進行了如下實驗：步驟一：在礦泉水瓶蓋和底部上各鉆一個小孔，將兩個自行車氣嘴分別固定在瓶蓋和底部，將氣球用細繩與底部的氣嘴綁緊，如圖甲所示。打開瓶蓋，使瓶內(nèi)外氣壓一致，再擰緊瓶蓋不漏氣。步驟二：關(guān)閉氣嘴2，打開氣嘴1；用氣泵向礦泉水瓶充入氣體，待手壓瓶子感覺較硬時停止充氣；用天平稱出整個裝置的質(zhì)量為m1。步驟三：關(guān)閉氣嘴1，打開氣嘴2；讓瓶內(nèi)的高壓氣體進入氣球，至氣球停止脹大；稱出整個裝置的質(zhì)量為m2。步驟四：比較m1與m2的大小。（1）實驗裝置的氣密性是本實驗成功的關(guān)鍵，寫出一種檢查圖甲裝置氣密性的方法：。（2）本實驗?zāi)茯炞C氣球在空氣中受到浮力，其依據(jù)是m1m2。（3）實驗中，小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)氣球與氣嘴2之間漏氣，于是設(shè)計了如圖乙所示的改進型實驗裝置：將一空心金屬球與配重通過細線懸掛在定滑輪上，調(diào)節(jié)配重質(zhì)量使二者保持靜止，用氣泵往密閉玻璃容器內(nèi)緩慢壓入空氣，觀察到現(xiàn)象，說明金屬球受到空氣浮力的作用。2．（2022秋?溫州期末）在學(xué)習(xí)了浮力的相關(guān)知識后，某學(xué)習(xí)小組想進一步研究物體在空氣中所受的浮力與氣體密度之間的關(guān)系。他們利用如圖甲所示裝置進行實驗，拉力傳感器能顯示拉力的大小，實驗過程中鐘罩內(nèi)溫度保持不變。多次改變鐘罩內(nèi)的氣體密度，記錄拉力傳感器的示數(shù)F的變化，并將實驗結(jié)果繪制成如圖乙所示圖像。（1）實驗中，小明改變鐘罩內(nèi)的氣體密度的操作是。（2）根據(jù)圖乙，可得出結(jié)論：。（3）同組的小紅取一氣球裝入少量水，吹鼓后扎緊，替代塑料小球重復(fù)上述實驗。已知相同條件下，氣體密度越大，氣壓越大。請預(yù)測，當(dāng)鐘罩內(nèi)氣體密度變大時，拉力傳感器示數(shù)可能出現(xiàn)的變化，并說明理由。3．（2022秋?蕭山區(qū)校級月考）小科為了探究“浸在水中的物體所受浮力與浸入深度的關(guān)系”，將一掛在彈簧測力計下的長方體金屬塊緩緩浸入水中（水足夠深），在長方體接觸容器底之前，分別記下長方體下表面所處的不同深度h和彈簧測力計相應(yīng)的示數(shù)F，實驗數(shù)據(jù)如下表，并且在實驗結(jié)束后將物體所受的浮力大小及彈簧測力計示數(shù)與浸入深度的關(guān)系用圖像表示出來，其圖像如圖所示：次數(shù)1234568h/cm024681014F/N6.756.255.755.254.754.504.50（1）圖中能夠表示金屬塊所受浮力與金屬塊的下表面到水面距離h關(guān)系的圖像為（選填“a”或“b”）；（2）分析表格數(shù)據(jù)，小科得出了物體在浸沒前所受浮力的大小跟物體浸入液體的深度有關(guān)的結(jié)論。小明認為小科的結(jié)論是錯誤的，其原因是。4．（2022?金華模擬）小明學(xué)習(xí)了浮力知識后，利用家中的物品做了幾個小實驗。（1）小明把小蘿卜放入水中，小蘿卜漂浮在水面上，此時它受到的浮力為F浮，重力是G蘿，那么F浮G蘿（選填“＞”、“＜”或“＝”）。（2）小明把小蘿卜從水里撈出擦干，再放入足夠多的白酒中，小蘿卜沉底了，此時排開白酒的體積V排與小蘿卜的體積V蘿的關(guān)系是V排V蘿（選填“＞”、“＜”或“＝”）。（3）小明還想測量小蘿卜的密度，于是找來一個圓柱形茶杯、刻度尺和記號筆。具體做法如下：①如圖甲所示，在茶杯中倒入適量的水，在水面處用記號筆做好標(biāo)記，用刻度尺測量出水面到茶杯底的豎直距離為h0；②如圖乙所示，將小蘿卜輕輕地放入水中靜止后，用刻度尺測量出此時的水面到茶杯底的豎直距離為h1；③將茶杯中的水全部倒出，取出小蘿卜擦干，再向杯中慢慢地倒入白酒直至為止；④如圖丙所示，將小蘿卜輕輕地放入白酒中靜止后，用刻度尺測量出此時的白酒液面到茶杯底的豎直距離為h2。（4）水的密度用ρ水來表示，請你用ρ水、h0、h1、h2寫出小蘿卜的密度表達式ρ蘿＝。5．（2021秋?義烏市月考）為了直觀驗證阿基米德原理，小明改進了實驗裝置，如圖所示，把彈簧測力計上端固定在鐵架臺上，用粗鐵絲做一個框，掛在彈簧測力計掛鉤上。在粗鐵絲框上端懸吊一個金屬塊，下面放一小杯。鐵架臺的支架上放置一只溢水杯，溢水杯跟金屬塊、粗鐵絲框、小杯都不接觸。（1）平穩(wěn)緩慢地抬高放有溢水杯的支架，使金屬塊完全浸沒入水中（如圖甲→乙→丙），在此過程中，彈簧測力計示數(shù)保持不變，說明。（2）然后再平穩(wěn)緩慢地降低溢水杯支架，使金屬塊完全離開水面（如圖?。梢杂嬎愠鰣D丙中金屬塊所受到的浮力約為牛，此時浮力的測量數(shù)值將比真實數(shù)值（填“偏大”或“偏小”），原因是。6．（2020秋?蓮都區(qū)期末）某科學(xué)興趣小組為驗證阿基米德原理做了相關(guān)實驗，實驗步驟如下（如圖甲所示）：①將石塊掛在彈簧測力計上，讀出彈簧測力計的示數(shù)G物；②將空桶掛在彈簧測力計上，讀出彈簧測力計的示數(shù)G空桶；③溢水杯中裝滿水，將石塊緩緩地放入水中直至浸沒，讀出彈簧測力計的示數(shù)F1；④將裝有溢出水的小桶掛在彈簧測力計上，讀出彈簧測力計的示數(shù)F2；（1）圖甲①中彈簧測力計的示數(shù)為N；（2）小科和同組的小明根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù)分別畫出了A、B兩條不同的曲線（如圖乙），其中能正確描述浮力F與時間t的關(guān)系的曲線是（選填“A”或“B”）；（3）按照上述操作步驟，當(dāng)實驗中的測量結(jié)果滿足關(guān)系時（用G物、G空桶、F1、F2表示），則該實驗說明物體浸在水中時阿基米德原理成立；（4）以下關(guān)于該實驗的說法，正確的是。A.圖②中空桶內(nèi)有少量水會影響阿基米德原理的正確得出B.圖③中溢水杯內(nèi)未盛滿水會影響阿基米德原理的正確得出C.若用木塊等漂浮物體不能驗證阿基米德原理D.通過上述實驗步驟能直接得出結(jié)論：F?。溅岩篻V排液7．（2020秋?越城區(qū)期末）某校九年級二班的同學(xué)在學(xué)習(xí)“探究浮力的大小等于什么”這節(jié)課后。小組反復(fù)討論，改進了老師的實驗，改進后的實驗裝置如圖：其中A、B是彈簧測力計，C為重物，D為薄塑料袋（質(zhì)量不計），E是用廢棄的大號飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯，杯中加入紅色的水，F(xiàn)是可升降平臺，G為鐵架臺。（1）實驗前，在選擇A、B兩個彈簧測力計時，很多同學(xué)認為選擇任何規(guī)格的彈簧測力計都可以，而小軍同學(xué)認為應(yīng)選擇的彈簧測力計。（2）實驗中。同學(xué)們逐漸調(diào)高平臺F，使重物浸入水中的體積越來越大，觀察到彈簧測力計A的示數(shù)；彈簧測力計B的示數(shù)（選填“增大”、“減小”或“不變”）．比較彈簧測力計A的示數(shù)變化量△FA和彈簧測力計B的示數(shù)變化量△FB，它們的大小關(guān)系是△FA△FB（選填“＞”、“＜”或“＝”）。（3）通過分析，你認為改進后的裝置優(yōu)點是什么：（請寫出一條）。8．（2022?義烏市一模）小明學(xué)習(xí)了浮力知識后，在家中進行了“物體浮沉條件”等相關(guān)研究，過程如下：①圖甲和乙：取兩個完全相同的玻璃杯，倒入等體積的水和白酒，液面高度均為h0；②圖丙：把蘿卜放入裝有水的玻璃杯中，蘿卜漂浮在水面上，此時液面高度為h1；③圖?。喊岩抑械牟糠职拙频谷氡?，蘿卜沉底，此時液面高度為h2；④圖戊：倒出若干白酒后，乙中剩余白酒液面高度為h3。請回答以下問題：（1）把部分白酒倒入丙中后，蘿卜受到的浮力變，從而使蘿卜沉底。（2）若不考慮水和白酒混合前后體積變化，ρ水表示水密度，請你用相關(guān)字母表示蘿卜的密度ρ蘿＝。（3）若圖丙中的蘿卜會吸水，且吸水后質(zhì)量和體積均變大，但仍處于漂浮狀態(tài)，此時的液面高度為h′1。則h′1h1（選填“＞”、“＝”或“＜”）。9．（2022?溫州二模）某項目化學(xué)習(xí)小組同學(xué)制作“浮漂器”，成功地驗證了阿基米德定律。選取溢水杯、泡沫塊、托盤和粗鐵絲、細鐵絲等材料制作成“浮漂器”?！案∑鳌钡闹螚U由粗鐵絲制成，下托盤由細鐵絲制成。①將“浮漂器”置于裝有適量水的溢水杯，取一小石塊放在上托盤，在支撐桿上標(biāo)出水位刻度線。②將小石塊改放在下托盤，往上托盤加砝碼，同時用空燒杯接收溢出的水，直到水位刻度線與水面相平。③取下砝碼，把燒杯中的水全部倒入上托盤。由步驟①②得出石塊所受浮力F?。紾砝碼，由步驟②③得出燒杯中水的重力G排＝G砝碼。因此，F(xiàn)?。紾排，即石塊所受浮力等于其所排開的水受到的重力，從而驗證了阿基米德原理。（1）泡沫塊是制作“浮漂器”的關(guān)鍵要素之一。確定泡沫塊高度，應(yīng)考慮的因素有。（可多選）A．支撐桿的高度B．托盤的質(zhì)量C．溢水杯的質(zhì)量D．泡沫塊的密度E．液體的密度（2）步驟①中將“浮漂器”置于溢水杯，判斷杯中水為“適量”的依據(jù)是。（3）分析步驟②③，該組同學(xué)得出結(jié)論：燒杯中所收集水的重力等于砝碼的總重力，即G排＝G砝碼。推測其觀察到的現(xiàn)象為。（4）有同學(xué)認為，往上托盤“加砝碼”的操作存在缺陷，改進方法有（寫出一種）。10．（2022?上城區(qū)一模）小徐同學(xué)想把彈簧測力計改裝成液體密度計。他用重力為1.2N的空桶分別盛滿酒精、水、鹽水三種液體，用彈簧測力計依次測出三種液體和小桶的總重力，所得數(shù)據(jù)記錄于下表中。液體種類酒精水鹽水液體密度ρ/kg?m﹣30.8×1031.0×1031.1×103彈簧測力計的示數(shù)F/N2.02.22.3（1）應(yīng)將彈簧測力計的1.2N處標(biāo)記為刻度。（2）利用該“密度計”可測得液體的密度最大為kg/m3。（3）已知該“密度計”的最小刻度值為0.1×103kg/m3，則用它（選填“能”或“不能”）精確測量出0.71×103kg/m3汽油的密度。11．（2022?婺城區(qū)模擬）探究“浮力的大小等于什么”時，實驗進行了如圖所示的步驟。回答下列問題：（1）小石塊受到的浮力為N。（2）實驗是通過比較物體的重力與的重力，得出結(jié)論。（3）第三步將小盒置于盛有水的溢水杯中，若溢水杯中的水面略低于出水口，則導(dǎo)致測得的F?。ㄌ睢埃尽被颉埃肌保〨排液。（4）為了使實驗結(jié)論更為可信，將石塊換成鉤碼等其它物體再進行幾次實驗，其主要目的是（填字母編號）。A．多次測量求平均值，以減小偶然誤差B．多次測量找規(guī)律，排除偶然性C．探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)12．（2021?南潯區(qū)模擬）阿基米德原理告訴我們：“浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力”。小剛在學(xué)習(xí)了該原理后思考：物體受到浮力的大小難道只跟物體排開液體的重力大小有關(guān)嗎？于是他猜想：物體受到的浮力大小可能還跟物體的密度和浸入液體中的深度有關(guān)。為了驗證猜想，他選取了兩塊體積和形狀都相同的實心銅塊和鐵塊進行了如圖所示的實驗。（1）要驗證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)，小