十二讲 浮力及其应用 第8课时　实验专题

第四部分　力　学第十二讲　浮力及其应用第8课时　实验专题,1.如图甲所示，小高同学用弹簧测力计、圆柱形容器、合金块、水和细线做“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验。（第1题图）,（1）根据图甲实验步骤abc，可以说明浮力的大小与⁠有关。排开液体的体积,（2）按图甲实验步骤ade进行操作，是为了探究浮力的大小与⁠的关系。（3）小高由实验步骤bc发现，合金块浸入水中深度不同，弹簧测力计的示数也不同，于是认为物体所受浮力与其浸入深度有关。小高的想法是⁠（选填“合理”或“不合理”）的，理由是⁠⁠。液体密度不合理没有控制合金块排开水的体积相同,（4）小高在完成上述探究实验后灵机一动，将该弹簧测力计和合金块直按改制成简易的“浸没式密度计”，则上述实验中该盐水的密度为kg/m3；弹簧测力计的刻度盘如图乙，则该密度计的分度值为g/cm3。1.1×1030.1,（5）小高进一步得到启发，设计了如图丙所示的密度计测量一块岩石的密度，她将适量的配重颗粒装入粗细均匀的薄壁圆筒中并封闭筒口，将圆筒放入盛有适量水的薄壁大容器中，大容器的横截面积是圆筒的横截面积的8倍。圆筒静止后用记号笔在圆筒对应水面位置标记“0”，在大容器的水面位置标出初始水位线。将待测岩石用细线挂在圆筒下方，放入水中静止后（细线的质量、体积均忽略不计，岩石始终不触底）如图丁，分别测出圆筒静止后水面到“0”点和到初始水位线的距离h1和h2，则该岩石的密度表达式为ρ＝（用h1、h2和ρ水表示）。若岩石吸水，则所测密度（选填“偏大”“偏小”或“准确”）。偏大,2.小亮通过如图1所示的步骤进行了“浮力大小与哪些因素有关”的实验探究。图1甲乙丙图2（第2题图）,（1）对图1A、C、D中的实验现象和数据进行分析，可得出结论：物体浸没后，浮力的大小与浸入深度⁠（选填“有关”或“无关”）。无关,（2）对图1A、D、E中的实验现象和数据进行分析，可得出结论：物体受到的浮力大小还与有关。（3）由弹簧测力计的示数，还可以计算出圆柱体物块的密度为g/cm3，图1D中容器对桌面的压力与图1A中相比变化了N。液体密度41,（4）小亮观察到改变液体的密度后，圆柱体物块受到的浮力变化不够明显，他想出下列四种实验改进方案，其中可行的是（填序号）。A.换用体积更大的同种物块B.换用两种密度相近的液体进行实验C.换用分度值大一些的弹簧测力计D.利用现有器材进行多次实验A,（5）回家后，小亮利用电子秤和另一实心圆柱体（与上述实验中圆柱体材料相同），测量某款豆奶的密度，实验步骤如图2所示。①将电子秤放在水平桌面上，放上装有适量豆奶的杯子，示数如图2甲所示；②把圆柱体用细线绑好，缓慢放入装有豆奶的杯子中，示数如图2乙所示；③用手提起细线，让圆柱体离开杯子底部，但仍浸没在豆奶中，示数如图2丙所示。甲乙丙图2,经测量杯子的外底面积为100cm2，则图丙相对图乙中杯子对电子秤的压强变化了Pa，经过计算，该款豆奶的密度为g/cm3（g取10N/kg）。若在③步骤中，圆柱体接触到了杯子底部且有挤压，其余操作完全正确，则所测豆奶的密度值（选填“偏大”“偏小”或“准确”）。34.21.15偏大,3.小高要探究“浮力大小与哪些因素有关”，图1是他设计的实验，请完成以下问题：（第3题图）,（1）由A、B、C三图可知，物体所受浮力大小与⁠有关；由A、D、E三图可知，物体所受浮力大小与有关；由A、三图可知，物体所受浮力大小与浸没深度无关。物体排开液体的体积液体密度C、D,（2）图B中，弹簧测力计的示数为N；由图A、C可知，物体体积为m3（g取10N/kg）。完成实验后，小高发现在整个实验中弹簧测力计都忘记了校零，测得物体浸没在水中受到的浮力与真实值相比，⁠（选填“偏大”“准确”或“偏小”）。2.62×10－4准确,（3）图2是小高利用“浮力和压强”知识设计的测量合金块密度的实验：【第3（3）题图】①如图甲所示，用电子秤测出合金块的质量为64.0g；②如图乙所示，测出圆柱形容器和适量水的总质量为400.0g；,③如图丙所示，将合金块和气球用绳子系在一起后，使合金块浸没在水中，待示数稳定后，电子秤示数为420.0g；④如图丁所示，合金块和气球都浸没，待示数稳定后，电子秤示数为428.0g；⑤如图戊所示，继续使合金块下降（不触底），待示数稳定后，电子秤示数为427.0g。,请帮助小高完成测量和分析：A.合金块的密度是g/cm3；B.由图丁到图戊，电子秤示数变小了1.0g，原因可能是：⁠⁠⁠。（实验过程中所有操作均正确规范）3.2深度越大时，液体的压强越大，气球的体积越小，浮力越小，对物体的拉力越大，对电子秤的压力越小,4.实验复习课上，同学们想测量液体密度并且探究浮力大小的影响因素。甲乙丙图1图2（第4题图）,（1）首先，小业用天平与量筒测量准备好的酸奶的密度：①用调节好的天平测量烧杯和适量酸奶的总质量，当天平平衡时，如图1甲所示，烧杯和酸奶的总质量为g；121.2,②将烧杯中的一部分酸奶倒入量筒中，用天平测量烧杯和杯内剩余酸奶的总质量为60.2g；如图1乙所示，量筒中酸奶的体积为cm3；③计算出这种酸奶的密度为g/cm3。501.22乙,（2）接着，如图1丙所示，小茂用电子秤来探究“浮力大小与哪些因素有关”，实验步骤如下：先将盛有水的容器放在电子秤上，然后用手提着系有细线的规则圆柱体，将其缓缓地浸入水中，同时记下圆柱体下表面所处的深度h和电子秤显示的相应的质量m，数据如下表所示。已知圆柱体的高度为8cm，当h＝8cm时，用弹簧秤测得细线对圆柱体的拉力为0.8N。（g取10N/kg）丙,h/cm02468101214m/kg2.002.042.082.122.162.162.162.18①当h＝8cm时，圆柱体受到的浮力大小为N。分析表中数据可知：圆柱体的密度为g/cm3；②当h＝14cm时，手通过绳子对圆柱体竖直向上的拉力是N。1.61.50.6,（3）*最后，小春想用台秤、烧杯和金属圆柱体测量一未知液体的密度ρ液，测量步骤如图2所示：①将圆柱体的一半浸入水中，记下台秤的示数m1；②将圆柱体全部浸入水中，记下台秤的示数m2；③将圆柱体从水中取出，擦干后全部浸入与水等质量的未知液体中，记下台秤的示数m3。,则圆柱体的体积为；未知液体的密度ρ液＝。（均用m1、m2、m3、ρ水表示）,5.（重庆节选）小明同学在探究浮力的实验中：（第5题图）,（1）如图甲，把半径为3cm、密度均匀的实心小球A用细线挂在弹簧测力计上，测得其所受重力为N；他用手竖直向上轻轻托起小球，弹簧测力计的示数将变⁠。3.0小,（2）他又将小球A缓慢放入盛有适量水的烧杯中，弹簧测力计的示数逐渐变小，说明小球受浮力作用且浮力的方向是竖直向的。当小球顶部距水面7cm时，弹簧测力计的示数为1.9N，如图乙，则小球受到的浮力大小是N。上1.1,（3）同组的小斌同学根据浮力产生的原因巧妙地计算出图乙中小球A受到水对它向下的压力是N。（圆面积公式S＝πr2，取π＝3，g取10N/kg）2.15,解析：（3）由（2）可知小球受到的浮力为1.1N，则半个球受到的浮力F浮'＝0.55N，如答案图所示，有F浮'＝F向上－F向下，则小球受到水向下的压力：F向下＝F向上－F浮'＝ρghS－0.55N＝ρgh·πr2－0.55N＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.07m＋0.03m）×3×（0.03m）2－0.55N＝2.15N。（答案图）