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1、实验十四、探究浮力大小的影响因素实验剖析【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/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
2、有关的实验中，用到了“称重法”测浮力:F浮=G-F拉，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，
3、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经典母题如图所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。图甲、乙、丙容 器中装的液体是水，图丁容器中装的液体是酒精，、&七、七分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的 示数。请回答以下问题：u J一用己丙丁（1）图甲中，弹簧测力计的示数F1=N。若在测量过程中，弹簧测力计向右倾斜一定的角度，其测 得结果会 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。（2）物体完全浸没在水中时所受的浮力为 N。（3）分析图中乙、丙两图实验数据可得：物体所受的浮力大小 有关；分
4、析图中 两图实 验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。（4）实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为 法。（5）在实验时有同学认为：根据乙和丙图可得出物体在液体中受到的浮力与浸入液体的深度有关，他的观 点 （选填“合理”或“不合理”）。（6）为了进一步探究上述观点，接下来的操作是，由此可以得出结论：。（7）如图是一套台秤，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。若将物块开始浸入直 至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况 - rMEkn r rr?lf j to【答案】（1）4.8 ；变小；（2）2；（3 ）物体排开液体的体积；丙和丁 ；（4 ）控制变量；（5）
5、合理；（6）将物体浸没后，继续增加物体浸入液体的深度，并记录弹簧测力计的示数；浸入液体中的物体受到的浮力与浸入液体的深度无关；（7） 一直不变。【解析】（1）由图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N，图中指针指在4至5之间的第4条刻度线处，所以示数为4.8N； 如果倾斜一定角度，弹簧测力计拉力方向和物体重力方向不一致，会导致弹簧或者拉钩与外壳之间产生阻 力，从而使得示数变小。= 4.8K-2.8bT= 2NF =（2）由图甲和图丙知，物体完全浸没在水中时所受的浮力为样-（3）由乙、丙两图实验数据得，物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关；为了得出物体所受浮力大 小与液体密度有关，需确保物体排
6、开液体的体积相同，而物体所在的液体的密度不同，所以应分析图丙和 图丁两图的实验数据；（4）因为物体在液体中受到的浮力可能受到多个因素影响，所以在探究本实验时，需要采用控制变量法。（5）金属块浸没前的过程中，该同学认为物块块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；根据以上两图的实验该观点是合理的。（6）为了验证浮力与浸入液体深度的关系，可以在丙图的基础上，继续增加浸入液体的深度，并多次记录 弹簧测力计的示数。从而得出浮力的大小与浸入液体的深度没有关系。（7）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
7、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。真题演练练习1： （2020 吉林）在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，实验过程如图所示，其中弹簧测 力计示数的大小关系是：fif2f3, f3_1 口 7 一 ABCDE 根据A、B、C的结果，可得猜想1是（正确/错误）的；根据A、C、D的结果，可得猜想1是（正确/错误）的。深入分析上述现象，可得：浮力大小与有关，与浸入液体的深度； 接下来根据A、D和E （能/不能）对猜想2进行验证； 为验证猜想3,小明在老师的指导下，将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度。接着他仿照步骤D进 行实验，发现此时测力计示数小于1.8
8、N，便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题 。【答案】（1）3；（2）正确；错误；排开液体的体积；无关；能；没有测量出此时瓶子（含有沙子 的）重力。【解析】（1）木头漂在水面，是因为木头的密度小于水的密度；铁钉沉在水底，是因为铁的密度大于水的密度， 其中符合常识1的是与物体的密度有关，即符合常识1的是猜想3；（2）B、C实验中（物体在水中的深度不同），测力计示数不同，由称重法，两实验中受到的浮力不同， 根据A、B、C的结果，可得猜想1是正确的；而C、D实验中，浸入液体的深度不同，两实验中，测力计示数相同，由称重法，两实验中受到的浮力相同， 根据A、C、D的结果，可得猜想1是错误的；
9、B、C实验中排开液体的体积不同，而C、D实验中排开液体的体积相同，深入分析上述现象，可得：浮力 大小与排开液体的体积有关，与浸没在液体的深度无关； 研究浮力与液体的密度有关，要控制排开液体的体积相同，只改变排开液体的密度，故接下来根据、D 和E能对猜想2进行验证； 根据称重法测浮力，F浮G - F将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度，则此时瓶子（含有沙子的）重力小于2.8N，为验证猜想3,即 浮力与与物体的密度有关，应测量出此时瓶子（含有沙子的）重力中，故小明在该实验环节中存在的问题 是没有测量出此时瓶子（含有沙子的）重力。练习5. （2019 德州）在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中
10、（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。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 N,金属块密度为kg/m3.（水的密度P井水=1.0X1Q3kg/m3,g
11、 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；2.7Xl03。【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
12、、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尸G-F=2.7N-1.7N=1N；物块在另一液体中受到的浮力浮为：F 浮=2.7N-1.9N=0.8N；根据阿基米德原理F浮=P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，撕中液体密 度小于水的密度。(3) 物块在水中受到的浮力为：F =G-F=2.7N-1.7N=1N；浮，V 排-F 浮/gp =1N/(10N/kgX 1 X 103kg/m)=10-4m3金属块的体积：V=V址；金属块的质量：m=G
13、/g=2.7N/10N/kg=0.27kg；排金属块的密度：P=m/v=0.27kg/10-3m3=2.7Xl03kg/m3。练习6. (2019 河北)小明用如图1所示的装置探究“影响浮力大小的因素”(已知P水=1.0X103kg/m3取 g=10N/kg)o(1) 小明利用图甲所示的实验装置，将圆柱体合金块慢慢浸入水中时，根据测得的实验数据，作出了弹簧 测力计示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图象(如图所示)。实验过程中合金块所受浮力的变化情况 是；请在图丁中画出F浮随h变化的关系图象。分析图象可知，浸没在水中的物体所受浮力的 大小跟它排开水的体积成。(2) 将合金块分别浸没在水和某液
14、体中(如图乙、丙所示)，比较图甲、乙、丙可知：结论：O(3) 合金块的密度为P w g/cm3.合金(4) 若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于图丙所示液体中时，空心部分的体积是cm3。【答案】(1) 先变大后不变；如下图；正比；(2) 浸没在液体中的合金块所受浮力大小与液体的密度有关；(3) 4； (4)400on2 J 69 Mini【解析】(1) 由合金块在竖直方向上受力平衡得：F浮=G-F示，由图2可知弹簧测力计示数先减小后不变，所以浮力 大小先增大后不变；根据浮力计算式：F浮=G-F示和弹簧测力计示数随深度的图象画出F浮随h的关系图象， 由于h在06cm期间图象为过原点
15、的直线，所以物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成正比。(2) 浸没在不同液体时合金块排开液体体积相同，而弹簧测力计的示数不同，说明浸没在液体中的物体所 受浮力大小与液体的密度有关。(3) 由图甲可知合金块重力：G=4N，则质量：m=G/g=4N/10N/kg=0.4kg，由图乙可知金属块完全浸没在水中时受到的浮力：F浮=G-F示=4N-3N=1N，所以F浮二P水gV排，V 排二F 浮/ P 水g=1N/(1.0X 103kg/m3X 10N/kg)=1X 10-4m3所以合金块密度：P =m/V =0.4kg/(1X10-4m3)=4X103kg/m3=4g/cm3。合金 合金(4) 图丙中弹
16、簧测力计示数F3.2N所以浮力：F浮=G-F4N-3.2N=0.8N。由排开液体体积相等得：F浮/ P水g=F/ P液g金属球悬浮在液体中的浮力F浮二G=4N。则排开液体的体积 V排二V 球=F”浮/p 液g=4N/ (0.8X 103kg/m3X 10N/kg) =5X10-4m3。则空心部分的体积：V jV 球-V 合金=5X 10-4m3-1 X 10-4m3=4X 10-4m3=400cm3。练习7： (2019 襄阳)小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素做了如图所示的四次实验，高兴地 发现浮力的大小与深度有关，而且深度越深浮力越大，老师肯定了他的实验，又带他做了一次实验，小明同学
17、 便恍然大悟。你认为：(1) 他在探究过程中存在的问题是(2) 老师的实验操作是：观察测力计的示数是否不同;（3）结合五次实验，得到的正确结论是：液体密度一定时，。【答案】（1）没有控制物体浸入液体中的体积不变（2）改变物体浸没在液体中的深度（3）物体浸在液体中（或排开液体）的体积越大，受到的浮力越大【解析】（1）探究浮力大小与深度的关系时需要控制物体排开液体的体积与液体的密度不变，小明根据实验现象得 出了浮力的大小与深度有关，而且深度越深浮力越大的结论，但是实验过程中的问题是没有控制排开液体 的体积相同。（2）由于要控制排开液体的体积相等，所以实验时需把物体浸没入液体中，改变深度。（3）在液
18、体密度一定时，当排开液体体积相同，弹簧测力计示数不随物体深度变化而变化，当改变排开液 体体积时，弹簧测力计示数改变，所以结论是：液体密度一定时，浮力的大小与物体排开液体体积有关。 练习8： （2019 东营）如图所示，物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。777777777777777 777777777777777 777777777777777 777777777777777ABCDE（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
19、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
20、：。实验步骤：。分析与论证：。【答案】(1)1； (2)ABC(ABD) ； (3)ACD；(4)2.7X103； (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
21、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=G-F示=2.7N-1.7N=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：2.7N-1.7N=1N，B图中物体受到的浮力等于：2.7N-2.2N=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
22、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=P水gV排=P水gV物二1N；故金属块的密度:P = (G/g)/(F浮/P 水g)=G/F浮Xp=2.7N/1NX1.0X103kg/m3=2.7X103kg/m3u(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
