實驗11探究浮力大小與排開液體所受重力的關系知識點一、浮力一、浮力1.浮力的定義：浸在液體（或氣體）中的物體受到的力，這個力叫做浮力。注意：“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入（即浸沒）”兩種情況，也就是說浸沒在液體內部和浮在液體表面的物體都受到浮力的作用。2.浮力的方向：。無論物體的形狀如何、是否運動，也無論液體（靜止的液體）如何放置，浸在液體中的物體受到的浮力的方向總是豎直向上的。3.浮力的施力物體與施力物體（1）浮力的施力物體：（或氣體）。（2）浮力的受力物體：浸在液體（或氣體）中的。知識點二、浮力大小跟物體排開液體所受重力的關系【提出問題】物體所受的浮力的大小與物體排開液體所受重力存在怎樣的定量關系？【猜想與假設】浮力的大小可能等于物體排開的液體所受的重力。【制定計劃與設計實驗】（1）使用彈簧測力計利用稱重法得出石塊所受的浮力；（2）收集實驗中石塊排開的水，測出被排開的水所受的重力，比較浮力和杯排開的水的重力的大小；（3）換用不同質量的小石塊，重復上面的實驗，尋找規律。【實驗器材】彈簧測力計、小石塊、細線、溢水杯、小桶、水等。【進行實驗】第一步：測出小石塊的重力；第二步：測出空桶的重力；第三步：將溢水杯（液面與溢水口平齊），把小石塊（不要晃動，以免排開水量偏多）放入杯中，讀出此時彈簧測力計的示數，并用小桶收集溢出的水；第四步：測出小桶和排開水的總重力，比較浮力和排開水的重力的關系；第五步：換用不同質量的小石塊，（多次實驗，使結論更具普遍性），記錄實驗數據。【記錄數據】次數①小石塊的重力/N②空桶的重力/N③彈簧測力計的示數/N④桶和水總重/N浮力/N排開水的重力/N12.01.01.02.01.01.022.81.01.42.41.41.433.61.01.82.81.81.8【實驗結論】浸在液體中的物體，受到的浮力大小與它排開的液體所受的重力大小相等。1．（2023?天津）在學習“阿基米德原理”時，可用“實驗探究”與“理論探究”兩種方式進行研究。請你完成下列任務：【實驗探究】通過圖1所示的實驗，探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系。由實驗可得結論：。這就是阿基米德原理。【理論探究】第一步：建立模型——選取浸沒在液體中的長方體進行研究，如圖2所示。第二步：理論推導——利用浮力產生的原因推導阿基米德原理。請你寫出推導過程。提示：推導過程中所用物理量需要設定（可在圖2中標出）。【原理應用】水平桌面上有一底面積為S1的柱形平底薄壁容器，內裝質量為m的液體。現將一個底面積為S2的金屬圓柱體放入液體中，圓柱體靜止后直立在容器底且未完全浸沒（與容器底接觸但不密合），整個過程液體未溢出。金屬圓柱體靜止時所受浮力F浮＝。2．（2022?棗莊）小李同學想探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”。（1）實驗步驟如圖1所示，甲、乙、丙、丁中的彈簧測力計的示數分別為F1、F2、F3、F4，物體受到的浮力F浮＝。（2）小李利用三個不同物體a、b、c進行實驗探究，實驗數據如下表：物體物重G/N物體浸沒在水中測力計的示數F/N浮力F浮/N空桶重G0/N桶與排開水的總重G1/N排開水重G排/Na1.20.70.50.61.10.5b21.40.60.61.20.6c2.41.70.70.61.20.6分析表中物體a、b的實驗數據，小李得出的結論是：。（3）小李在探究物體c所受浮力的實驗中，排除各種測量誤差因素的影響，發現物體c排開水的重力明顯小于它所受浮力，請分析實驗操作中造成這種結果的原因：。（4）小張利用身邊的器材對小李的實驗進行改進：兩個相同的彈簧測力計A和B、重物、溢水杯（由飲料瓶和吸管組成）、薄塑料杯（質量忽略不計）等器材，裝置如圖2所示。實驗時小張逐漸向下移動水平橫桿，使重物緩慢浸入盛滿水的溢水杯中，觀察到彈簧測力計A的示數逐漸，彈簧測力計B的示數逐漸，若彈簧測力計A的示數變化量為ΔFA，彈簧測力計B的示數變化量為ΔFB，則它們的大小關系是ΔFAΔFB（選填“＞”、“＝”或“＜”）；（5）針對兩種實驗方案，小張實驗裝置的優點是（填答案標號）。A.彈簧測力計A的示數就是物體所受浮力的大小B.實驗器材生活化，實驗中能同步觀察彈簧測力計A、B示數的變化3．（2021?云南）某小組探究“浮力的大小與排開液體所受重力的關系”。（1）彈簧測力計使用前要先進行。（2）實驗步驟如圖1所示，甲、乙、丁、戊中彈簧測力計的示數分別為F1、F2、F3、F4。由圖甲和丁可知物體受到的浮力F浮＝。（3）以下選項中若成立，則可以得出浮力的大小與排開液體所受重力的關系。A.F1﹣F2＝F3﹣F4B.F1﹣F3＝F4﹣F2C.F3﹣F2＝F1﹣F4（4）另一小組利用兩個相同的彈簧測力計A和B、飲料瓶和吸管組成的溢水杯、薄塑料袋（質量忽略不計）對實驗進行改進，裝置如圖2所示。向下移動水平橫桿，使重物緩慢浸入盛滿水的溢水杯中，觀察到A的示數逐漸，B的示數逐漸，且A、B示數的變化量（選填“相等”或“不相等”）。（5）比較兩種實驗方案，改進后的優點是（多選）A.測力計A的示數就是物體所受浮力的大小B.實驗器材生活化，測力計固定、示數更穩定C.能同步觀察測力計A、B示數的變化4．（2023?紅橋區模擬）在探究“物體浮力的大小跟它排開液體的重力的關系”實驗時，具體設計的實驗操作步驟如圖甲、乙、丙和丁所示。為方便操作和減小測量誤差，最合理操作步驟應該是（）A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁 C．丁、甲、乙、丙 D．乙、甲、丁、丙5．（2023?高新區校級模擬）運用圖中器材進行“探究浮力大小跟排開液體所受重力的關系”的實驗。下列說法正確的是（）A．甲、乙兩步實驗說明浮力大小與物體浸入液體的深度有關 B．在乙圖中，物體受到的浮力為1.5N C．乙圖中物體受到的重力與浮力互相平衡 D．乙圖中物體受到的浮力等于丙圖中液體的重力6．（2023?云南模擬）小明利用如圖所示的實驗裝置“探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”。（1）如圖丁所示，彈簧測力計的示數為N，通過實驗可知，物塊浸沒在裝滿水的溢水杯中受到的浮力為N。（2）若將乙圖中的水換成酒精，其他條件不變（ρ水＞ρ酒精），彈簧測力計的示數將變。（3）實驗中由于握著彈簧測力計的手臂容易晃動，導致彈簧測力計的示數不穩定，讀數困難，請你寫出一種改進措施。7．（2023?青羊區校級模擬）如圖所示，某小組為了探究“浮力的大小跟物體排開液體所受重力的關系”，選擇溢水杯、水、彈簧測力計、圓柱體金屬塊、小桶、細線等器材，按照A、B、C、D的順序做了如下的實驗：（1）合理的實驗順序是。（2）按照合理的順序進行實驗，并收集數據。設A、B、C、D實驗中彈簧測力計的讀數分別是F1、F2、F3、F4，如果關系式（用字母表達）成立，即可驗證阿基米德原理。（3）分析實驗數據發現物體所受浮力和小桶中液體重力并不相等，小組同學們分析了可能存在的原因，其中不合理的是。A.浸入物體前，溢水杯中水未裝滿B.物體接觸了容器底部或容器側壁C.測量過程中測力計一直沒有調零D.實驗中本身存在不可避免的誤差（4）同學們對實驗提出了進一步改進措施，以下是他們的一些看法，其中不合理的是A.應該換用不同液體繼續實驗，使結論具有普遍性B.實驗中讓物體應該完全浸沒在液體中，控制變量C.可以將小桶標注刻度做成量筒，測量出小桶中液體體積，計算重力D.可以改用鐵架臺懸掛測力計，使示數更穩定，測量更準確8．（2023?湖北模擬）如圖所示，某小組為了探究“浮力的大小跟物體排開液體所受重力的關系”，選擇溢水杯、水、彈簧測力計、圓柱體金屬塊、小桶、細線等器材，按照A、B、C、D的順序做了如下的實驗：（1）為了減小誤差，合理的實驗順序是。（2）按照合理的順序進行實驗，并收集數據。設A、B、C、D實驗中彈簧測力計的讀數分別是F1、F2、F3、F4，如果關系式（用字母表達）成立，即可驗證阿基米德原理。（3）為使實驗結論具有科學性，接下來他們還應該用（選填“相同”或“不同”）的液體重新實驗。（4）該小組同學還發現通過上述實驗收集到的測量數據可以測出金屬塊的密度，某次實驗過程中記錄的A、B、C、D實驗中彈簧測力計的讀數分別是1.8N、1.6N、0.5N、0.3N，則金屬塊的質量為kg。密度為kg/m3。9．（2023?武安市四模）甲、乙、丙、丁四幅圖是某實驗小組利用彈簧測力計、溢水杯、圓柱形物塊、小桶和水探究浸在液體中的物體所受浮力跟它排開液體所受重力的關系的實驗情景，其中彈簧測力計的示數依次是F1、F2、F3、F4。（1）請在圖甲中畫出圓柱形物塊的受力示意圖；（2）在實驗操作前細心的小麗同學指出：在情景甲中存在錯誤，該錯誤是溢水杯中水面；（3）糾正錯誤后，該探究實驗的合理順序為（用甲、乙、丙、丁表示）；（4）在情景乙中，溢水口還在溢水時，小明同學便急忙把小桶移開，開始測量小桶和溢出水的總重力，這樣會導致測量的物塊排開液體所受重力（選填“偏小”“不變”或“偏大”）；（5）如果將圖中圓柱形物塊換成不吸水的木塊，能否完成本實驗？；（6）在完成實驗之后，小麗同學發現實驗桌上有一瓶需要測量密度的鹽水，思考之后對小組其他成員建議利用浮力來測量該鹽水的密度。經過組內一番討論，該小組僅增加了一個實驗步驟如圖戊所示，此時彈簧測力計示數為F5，則待測鹽水的密度ρ鹽水可表示為xF1?F2ρ水或xF10．（2023?廣安區校級模擬）科學探究是初中物理課程內容的重要組成部分，探究的形式可以是多種多樣的。小紅設計了如圖所示的實驗來探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”。（1）實驗的最佳順序是。A.甲、乙、丙、丁B.丁、甲、乙、丙C.乙、甲、丁、丙（2）通過實驗可得到的結論是：浸在液體中的物體，受到的浮力大小等于它。（3）以下情況會影響結論的是。A.圖乙中水面未到達溢水杯的溢水口B.圖乙中物體未全部浸沒在水中（4）小紅利用上述實驗中的器材和木塊，探究“漂浮在液面上的物體所受浮力的大小與物體所受重力的關系”，實驗過程中（選填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）步驟不需要彈簧測力計。通過實驗可得出漂浮在液面上的物體所受的浮力大小物體所受的重力大小（選填“大于”“等于”或“小于”）。11．（2023?鼓樓區校級一模）小紅設計了如圖所示的實驗來探究“浮力的大小跟排開的液體所受重力的關系”。（1）實驗的最佳順序是。（填字母序號）A.甲、乙、丙、丁B.丁、甲、乙、丙C.乙、甲、丁、丙（2）圖乙中小球受到的浮力是N．通過分析實驗數據，可得到的結論是：浸在液體中的物體，受到的浮力大小（選填“大于”“小于”或“等于”）物體排開液體的重力。（3）在實驗時，若圖乙中溢水杯中的水面在放入小球前未到達溢水杯的溢水口，則（選填“會”或“不會”）對實驗結論造成影響；若圖乙中的小球未浸沒在水中，則（選填“會”或“不會”）對實驗結論造成影響。（4）若將圖乙中的水換成酒精，則小球在酒精中受到的浮力為N。（ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ酒精＝0.8×103kg/m3）12．（2023?宛城區校級三模）小強利用彈簧測力計、鐵塊、溢水杯等器材按照如圖所示，探究“浮力的大小與排開液體所受重力的關系”。（1）以上探究步驟中，甲、乙、丙、丁最合理的操作順序是；（2）鐵塊浸沒于水后受到的浮力F浮為N。測出鐵塊排開水所受的重力G排可發現：F浮G排（填“＞”“＝”“＜”），由此得出阿基米德原理；（3）按最合理的實驗步驟進行操作，下列因素會影響實驗結果的是；A.溢水杯內未盛滿水B.小桶內原來有少量水C.鐵塊未浸沒在水中（4）實驗結束后，小芯同學將實驗裝置改成了如圖戊所示，利用兩個相同的彈簧測力計A和B、飲料瓶和吸管組成的溢水杯、薄塑料桶（質量忽略不計）。向下調節水平橫桿，從重物下表面與水面接觸開始到浸沒于盛滿水的溢水杯中的過程中，觀察到A的示數逐漸（選“變大”“不變”“變小”），說明：在液體的密度一定時，物體排開的液體越多，，實驗裝置改進后的優點是：。（寫出一個即可）。13．（2023?婁底三模）圖1是某實驗小組利用彈簧測力計、溢水杯、不吸水的石塊、小桶和水“探究浸在液體中的物體所受浮力跟它排開液體所受重力的關系”的情景，其中彈簧測力計的示數依次是F1、F2、F3、F4。（1）由圖1可知，石塊浸沒在水中時受到的浮力為F浮＝N，排開水的重力G排＝N，發現F浮≠G排，原因可能是；（2）在實驗改進以后，將溢水杯中的水換成某種液體，將物塊浸沒在某液體中（如圖戊），此時彈簧測力計示數為F5。則待測鹽溶液的密度ρ液可表示為AF1?F3ρ水或AF4?F2ρ水