物理
(2012·松北区二模)浮力的大小与什么因素有关呢?小文和小丽决定通过实验来回答这一问题.
(1)我们对研究的课题首先提出猜想,这样可以提高探究效率.生活的经验和已有知识就是我们的猜想依据.请依据下面的生活经验分别帮他们提出一个猜想.
(2)小文和小丽交流后,又共同确定一个猜想:浮力的大小可能与液体的密度有关.请利用下面实验器材,针对该猜想,简述实验方案.(可结合画图说明)
(3)为使小文和小丽的实验效果更明显,请你提出一条建议.
如图所示,是探究“浮力的大小等于什么”的实验装置及实验过程:
(1)比较甲、丙可以求出
物块A受到的浮力大小
物块A受到的浮力大小
;
(2)比较乙、丁可以求出
物块A排开的液体的重力
物块A排开的液体的重力
;
(3)比较(1)、(2)的结果可以得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的
重力
重力
,这就是著名的
阿基米德
阿基米德
原理.
在探究“影响浮力大小的因素”时,某班同学猜想浮力大小可能与液体的密度、物体浸在液体中的深度以及物体排开液体的体积有关,设计了如图所示的实验.老师为同学们准备了以下实验器材:弹簧测力计、装有水的玻璃烧杯、装有酒精的玻璃烧杯、顶端带有挂钩的金属块、细线.
(1)甲同学把金属块浸入同种液体中,通过比较②③④可知,金属块的浮力
变大
变大
了,因此甲同学认为“物体浸在液体中越深,受到的浮力越大”; 乙同学通过比较④⑤可知,金属块浮力的大小不变,因此乙同学认为“浮力大小与物体浸在液体中的深度无关”. 请你分析甲、乙两同学的实验过程,你认为不正确的是
甲
甲
同学的观点,理由是
甲同学在实验中,未控制物体浸入液体的体积不变
甲同学在实验中,未控制物体浸入液体的体积不变
.
(2)通过以上分析可知,物体浸没前,浸入的越深,物体
排开水的体积
排开水的体积
越大,受到的浮力越大;浸没后,浸入的深浅不同,但所受浮力
不变
不变
.
(3)若选用的操作是⑤⑥,可探究浮力的大小与
液体密度
液体密度
的关系.实验结论是
在排开液体体积相同的情况下,液体密度越大,物体受的浮力越大
在排开液体体积相同的情况下,液体密度越大,物体受的浮力越大
.实验中他采用了
控制变量
控制变量
的研究方法.
(4)物体完全浸没在水中所受的浮力是
3
3
N;物体完全浸没在酒精中所受的浮力是
2.4
2.4
N.
(5)根据图中的实验数据,该金属块的密度是
3.3×10
3
3.3×10
3
kg/m
3
.(g取10N/kg)
如图所示的装置可用来探究同一物体所受浮力与哪些因素有关(测力计在图中未画出),其中图
C
C
和图
D
D
可以用来探究“同一物体所受浮力大小与深度无关”.图C和图
A(或B)
A(或B)
可以用来探究“同一物体所受浮力大小与排开水的体积”有关.
下面是几个同学研究浮力的实验片段:
(1)将铁块悬挂在弹簧秤下,再将铁块分别浸没在水中和酒精中,比较铁块浸没在水中和酒精中受到的浮力大小.这一实验是为了证明浮力的大小跟
液体密度
液体密度
有关.
(2)小张认为“物体浸入液体的深度越深,受到的浮力越大”的说法是错误的,他设计的实验是“将同一铁块浸没在水中不同深度处,观察弹簧秤的示数.”预计看到弹簧秤的示数
不变
不变
.其实,“物体浸入液体的深度越深,受到的浮力越大”的说法,在实验过程中的某个阶段也是正确的,这个阶段是
部分浸入
部分浸入
.
某同学猜想:物体在液体中受到的浮力可能和物体的密度有关,请你设计一个实验对此猜想进行检验.现有器材:弹簧测力计,细线,烧杯,适量的水,你认为实验还需补充的器材是:
等体积正方体的铜块和铁块
等体积正方体的铜块和铁块
.请简述主要的实验步骤.
(1)如图1所示是研究浮力与哪些因素有关的实验,图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数依次是5N、4N、4N、3N.
①比较乙图与丙.图可得到的结论是:浮力的大小与
浸入液体中的深度
浸入液体中的深度
无关.
②比较丙图与丁图可得到的结论是:浮力的大小与
液体的密度
液体的密度
有关.
(2)同学用弹簧秤、量筒、水、物块做测定浮力的实验,根据图2中弹簧秤和量筒的示数,填写记录表格中的各项内容,并分析、比较这些数据,得出的结论用数学式表达为
F
浮
=G
排
=ρ
水
gV
排
F
浮
=G
排
=ρ
水
gV
排
.
物体重量(N)
物体在水中弹簧秤的
示数(N)
物体受到的
浮力(N)
物体排开水的
体积(cm
3
)
物体排开的
水的重量(N)
小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题.
(1)比较图
a、b
a、b
,说明浸在液体中的物体会受到液体对物体的浮力作用.
(2)比较图b和图c得出的结论是:
物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大
物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大
;
(3)为探究浮力大小跟物体浸没在液体中的深度的关系,应选用图
c、d
c、d
来研究,得出的结论是
物体受到的浮力与物体浸入液体的深度无关
物体受到的浮力与物体浸入液体的深度无关
(4)在图d与e中保持了
物体排开液体的体积
物体排开液体的体积
不变,研究浸在液体中的物体受到的浮力跟
液体密度
液体密度
的关系.
(5)实验中用到了一种实验方法,叫做
控制变量法
控制变量法
.在研究
电流与电压、电阻关系实验中
电流与电压、电阻关系实验中
也用到了该方法.
在研究浸入液体(水)中的物体受到浮力有多大的阿基米德原理实验中,要测出浮力,必须用
弹簧测力计
弹簧测力计
测出石块在
空气
空气
中的重力和在
液体中
液体中
的拉力,两者之差就是石块浸没在水中所受到的浮力.要测出从溢水杯中排出的水的重力,必须用
托盘天平
托盘天平
测出被石块排出水和烧杯的总质量以及
空烧杯
空烧杯
的质量,两者之差就是被石块排开水的质量,其大小等于石块浸没在水中时受的到
浮力
浮力
除以常数g.
在探究有关浮力的实验中:
(1)如图所示,小明做了这样一个小实验:在大烧杯中装满水,用手把空的饮料罐按入水中,体会饮料罐所受的浮力及其变化,同时观察溢出水的变化.依据这个小实验,对“浮力的大小与什么因素有关”这一问题,你作出的猜想是
浮力的大小与物体排开液体的体积有关
浮力的大小与物体排开液体的体积有关
.
(2)为验证阿基米德原理,实验需要比较的物理量是
浮力
浮力
与
溢出水的重力
溢出水的重力
.
(3)如图所示是验证阿基米德原理的一个实验过程图,既能减小误差又方便合理的实验顺序是
E、A、B、C、D
E、A、B、C、D
;通过图中
B、C
B、C
两个步骤测出了浮力.
(4)小明同学利用上面实验中的器材和木块,进一步探究了漂浮在水面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理.但实验过程中有一个步骤与上图不同,这个步骤是
C
C
(选填代号即可)
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