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初中物理人教版(2024)八年級下冊10.2 阿基米德原理課后練習(xí)題
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這是一份初中物理人教版(2024)八年級下冊10.2 阿基米德原理課后練習(xí)題,共38頁。
1.理解影響浮力大小的因素;
2.通過實驗探究活動深刻理解探究影響浮力大小因素的實驗活動;
3.掌握阿基米德原理;
4.會利用阿基米德原理解答有關(guān)問題。
【知識導(dǎo)圖】
【基礎(chǔ)知識】
知識點一、阿基米德的靈感
兩千多年前,古希臘學(xué)者阿基米德在洗澡時突然意識到物體浸在液體中的體積就等于物體排開液體的體積,并由此計算出了王冠的密度,鑒定出王冠不是用純金制成的。
沿著這個思路,我們又發(fā)現(xiàn),物體排開液體的體積乘以液體的密度就等于排開液體的質(zhì)量。當(dāng)物體排開液體的體積越大時受到的浮力越大,而排開液體的體積越大,排開液體的質(zhì)量也就越大,排開液體的重力也越大,由此我們可以進(jìn)一步推想:浮力的大小跟排開液體所受的重力密切相關(guān)。
知識點二、浮力的大小
實驗探究:浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系
【典例1】為了直觀驗證阿基米德原理,小明改進(jìn)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)首先平穩(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,但不與溢水杯底部接觸,(如圖甲→乙→丙),在此過程中,彈簧測力計示數(shù):F甲________F丙(填“>”、“=”或“<”)。
(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?。?,可以計算出圖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________。
知識點三、阿基米德原理
1.內(nèi)容
浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體所受到的重力。
2.公式
F浮=G排=m排g=ρ液gV排
注意:阿基米德原理也適用于氣體,此時F浮=ρ氣gV排。
【總結(jié)歸納】計算浮力大小的四種方法
【典例2】如圖甲所示,盛有液體的柱形容器置于水平桌面上,容器對桌面的壓強(qiáng)為1000Pa;如圖乙所示,用細(xì)線拴一鋁球,將鋁球的一半浸在液體中,容器對桌面的壓強(qiáng)改變了80Pa;如圖丙所示,將細(xì)線剪斷,鋁球沉到容器底部,容器對桌面的壓強(qiáng)又改變了460Pa,容器的底面積為100(ρ鋁=2.7g/cm3)。下列判斷不正確的是( )。
A.鋁球浸沒在液體中時所受浮力是1.6N B.鋁球的體積是100
C.鋁球沉底時對容器底部的壓力是3.8N D.液體的密度是0.8
【典例3】如圖甲所示,彈簧測力計下掛一長方體物體,將物體從盛有適量水的燒杯上方離水面某一高度處緩緩下降,然后將其逐漸浸入水中;圖乙是彈簧測力計示數(shù)F與物體下降高度h變化關(guān)系的圖象。液面變化忽不計,則下列說法中正確的是( )。
①物體的底面積為200cm2
②物體的密度是3×103kg/m3
③當(dāng)h=7cm時,物體下表面受到水的壓力是8N
④當(dāng)h=9cm時,物體上表面受到水的壓力為10N
A.只有②和③B.只有②和④C.只有①和③D.只有①和④
【方法幫】
題型一:浮力大小的判斷
根據(jù)阿基米德原理F浮=G排=m排g=ρ液gV排和ρ液和g相同,V排大,則F浮大。
【典例4】如圖 是我國自主研制的潛水器”潛龍三號”。 潛水器在海面下緩緩下潛過程中,海水對潛水器的( )。
A.壓強(qiáng)不變,浮力不變B.壓強(qiáng)變大,浮力變大
C.壓強(qiáng)不變,浮力變大D.壓強(qiáng)變大,浮力不變
題型二:實驗驗證阿基米德原理
【典例5】小華做“驗證阿基米德原理”的實驗中,用圖(a)所示的溢水杯和小桶收集石塊排開的水,他的實驗過程分別如圖(b)、(c)、(d)、(e)所示:
(1)圖(c)所示,是小華在使用_______測量石塊的________;
(2)若圖中四個測量值滿足關(guān)系式_________,該原理將得到驗證;
(3)以下關(guān)于實驗過程中的操作,會影響驗證結(jié)果的是________.
A.圖(a)中溢水杯內(nèi)未盛滿水
B.圖(b)中小桶內(nèi)有少量水
C.圖(d)中石塊未浸沒水中
題型三:阿基米德原理的應(yīng)用
【角度1】浮力的計算
浮力變化的等量關(guān)系
根據(jù)物體間力的作用是相互的,液體對物體豎直向上的浮力等于物體對液體豎直向下的“壓力”,因此:
(1)當(dāng)物體不沉底時,水對容器底部的壓力的增大量△F在數(shù)值上等于物體所受浮力的大小,即有△F=F浮=G物;
(2)當(dāng)物體沉底時,水對容器底部的壓力的增加量△F=F浮≠G物,設(shè)此時容器底對物體的支持力為F支,則G物=△F+F支=F浮+F支。
【典例6】如圖所示,A、B兩物體用細(xì)線相連浸沒水中,兩物體恰好懸浮,細(xì)線的質(zhì)量、體積忽略不計.已知物體A的體積為1000 cm3,物體B的體積為100cm3,物體B的質(zhì)量為0.5 kg。求:(g取10 N/kg,水的密度為1.0×103 kg/m3)
(1)物體B受到的?。?br>(2)細(xì)線對物體B的拉力;
(3)物體A受到的重力;
(4)細(xì)線剪斷后,物體A靜止時,浸入水中的體積。
【角度2】求固體密度
利用浮力求密度,體積相等是橋梁
物體浸沒時,物體的體積等于物體排開液體的體積,即V物=V排液,由此建立起相應(yīng)的等式關(guān)系進(jìn)行求解。
【典例7】小彤想測量校園里一小石塊的密度,她利用彈簧測力計、燒杯及足量的水,完成了測量,步驟如圖所示,小石塊所受的浮力為______,小石塊密度為______。
【角度3】求液體密度
用比例法求解液體的密度
由F浮=ρ液gV排可知,金屬塊在兩種液體中都浸沒時,即V排相同時,F(xiàn)浮與ρ液成正比,即:
,,。
【典例8】如圖是小聰同學(xué)利用水。彈簧測力計和金屬塊測量某液體密度的情景。根據(jù)圖中信息可知,金屬塊的重力是______N,金屬塊在水中受到的浮力是______N,所測液體的密度是______。(?。?br>題型四:浮力和圖像的綜合
(1)首先根據(jù)圖像找出兩個臨界狀態(tài),即剛接觸水面時和剛浸沒時這兩種情況,并正確選擇計算公式;
(2)“浸沒”的含義條件是V排=V。結(jié)合F浮=ρ液gV排和F浮=G-F′可以求得物體或液體的密度。
【典例9】如圖甲所示,利用纜繩把水下一個圓柱形的物體,以較小的速度勻速打撈出水面。圖乙是此過程中拉力F隨時間t的變化關(guān)系,設(shè)t=0時開始拉物體(不計繩重和水的阻力,g取10N/kg)。試回答:
(1)乙圖中 ______(選填“AB”、“BC”或“CD”)段表示物體被打撈完全離開了水面;在從A到B的過程中,物體下表面受到水的壓強(qiáng)逐漸 ______(選填“變大”或“變小”)。
(2)圓柱形物體的質(zhì)量為多少______?
(3)圓柱形物體完全浸沒在水中受到的浮力為多大______?
(4)圓柱體的密度是多少______?(ρ水=1.0×103kg/m3)
題型五:壓強(qiáng)和浮力綜合
(1)物塊浸沒在水中時V排=V物,利用F浮=ρ液gV排計算物塊受到的浮力;
(2)利用p=ρgh計算水對容器底的壓強(qiáng)。
【典例10】如圖所示,一正方體物塊邊長為10cm,漂浮于足夠高的底面積為S0的盛有足量水的圓柱形容器中,有1/5體積露出水面。水的密度為1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)該物塊受到的浮力;
(2)該物塊的密度;
(3)若未投入物塊時,水對容器底部的壓力為F0。試求出物塊漂浮時,水對容器底部的壓力F1和物塊浸沒時水對容器底部的壓強(qiáng)P2;
(4)若物塊漂浮時與未投入物塊時比較,水對容器底部的壓強(qiáng)變化了200Pa,物塊浸沒時與物塊漂浮時水對容器底部的壓力之比為30:29,則未投入物塊時容器中水的深度是多少?
【中考幫】
考點一:阿基米德原理
【典例11】(2022·四川達(dá)州)某物理興趣小組利用彈簧測力計、水、小石塊(不吸水)、溢水杯、小桶、細(xì)線等實驗器材探究浮力的大小與排開液體所受到的重力的關(guān)系。
(1)如圖所示的甲、乙、丙、丁四個實驗步驟,最科學(xué)合理的實驗順序是___________;
(2)根據(jù)圖中的實驗數(shù)據(jù)可求出石塊的密度為___________kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(3)興趣小組的同學(xué)換用不同的物體(不吸液體)或液體按科學(xué)合理的順序進(jìn)行了多次實驗,由實驗數(shù)據(jù)得出F浮___________G排(選填“>”、“”、“G排。
中考考題要求同學(xué)們能根據(jù)已有的科學(xué)探究方案,使用基本器材,獲得實驗數(shù)據(jù),并分析數(shù)據(jù)得出初步結(jié)論,并能制定有新意的科學(xué)探究方案,對不同的科學(xué)探究過程進(jìn)行評估和交流。這是物理核心素養(yǎng)的科學(xué)探究的體現(xiàn)。
考點二:阿基米德原理的應(yīng)用
【典例12】(2022·湖南郴州)一個裝有水的圓柱形容器(容器壁厚度忽略不計)放在水平桌面上。往容器中放入一個正方體和一個球體(假設(shè)兩物體都不沾水),兩物體靜止后狀態(tài)如圖所示。此時容器對桌面的壓強(qiáng)為3000Pa,已知正方體和球體的體積比為2∶1?,F(xiàn)將正方體取出,液面下降了4cm。再把球體取出,液面又下降了2.5cm。此時容器底對桌面的壓強(qiáng)為2200Pa。則正方體的密度是________kg/m3,球體的密度是________kg/m3。(g取10N/kg)
【答案】①;②。
【解析】[1]設(shè)圓柱形容器的底面積是S,兩次液面下降的高度分別是h1和h2,則正方體和球體排開水的體積分別是 ①
②
正方體和球體受到的浮力分別是 ③
④
由①③知道 ⑤
由②④知道 ⑥
又因為正方體和球體的體積比為2:1,所以結(jié)合⑤⑥得
解得正方體的密度是
[2]根據(jù)題意知道,正方體和球體取出后減小的壓強(qiáng)是由于兩者的重力產(chǎn)生的,即
故解得球體的密度是。
中考考題要求同學(xué)們能運用阿基米德原理解決實際問題,并能靈活運用規(guī)律求解實際問題。
【作業(yè)幫】
一、基礎(chǔ)練(知識鞏固)
1.某同學(xué)在實驗室里,把同一個物體分別浸入水和鹽水中,來探究“影響浮力大小的因素”,如圖所示。根據(jù)圖示可以知道,該同學(xué)這次操作的目的是( )。
A. 探究物體所受浮力大小與其浸入深度的關(guān)系;
B. 說明物體所受浮力的大小跟排開液體的體積大小有關(guān);
C. 驗證阿基米德原理;
D. 探究物體所受浮力大小與液體密度的關(guān)系
【答案】D。
【解析】根據(jù)圖示可以知道A物體都完全浸沒在液體中,所以排開的液體體積相同,而一種液體是水、另一種是鹽水,兩個液體的密度不同,它們所受的浮力不同,所以該同學(xué)這次操作的目的是:探究物體所受浮力大小與液體的密度的關(guān)系。
故選:D。
2.一個氣球下掛一個鐵塊置于水中某一位置,處于靜止?fàn)顟B(tài)(如圖所示)?,F(xiàn)用手輕輕向下推一下氣球,那么手離開氣球后,氣球和鐵塊的運動情況是( )。
A. 加速向下運動B. 勻速向下運動
C. 減速向下運動D. 仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)
【答案】D。
【解析】原來金屬塊和小氣球懸浮在水中,;
把金屬塊及氣球的位置輕輕向下移動一些,所處的深度增加,由公式知,小氣球受到水的壓強(qiáng)增大,氣球的體積變小,所以氣球排開水的體積減小,由公式知,氣球受到的浮力減小,使得浮力小于自重而向下加速運動直到觸碰到容器底部。
故選:A。
3.體積相同的木塊、鋁塊與鐵塊浸沒于同一液體中,三者所受浮力大小情況是( )。
A. 木塊最大B. 鋁塊最大C. 鐵塊最大D. 一樣大
【答案】D。
【解析】已知三者的體積相同,又都浸沒在同一液體中,排開液體的體積相同,由知三者所受浮力相同。
故選:D。
4.體積相同的鋁球、銅塊和木塊,浸在液體中的情況如圖所示,則比較它們受到的浮力( )。
A. 鋁球受到的浮力最大B. 木塊受到的浮力最大
C. 銅塊受到的浮力最大D. 它們受到的浮力一樣大
【答案】D。
【解析】 由圖可知,鉛球、銅塊和木塊均浸沒在同種液體中,
因物體浸沒時排開液體的體積相等,
所以,體積相同的鉛球、銅塊和木塊排開液體的體積相等,
由可知,它們受到的浮力一樣大,故D正確,ABC錯誤。
故選D。
5.如圖所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的幾個實驗情景。實驗甲、丙和丁中,彈簧測力計的示數(shù)分別為 、 和 若鹽水的密度為 ,則下列結(jié)論正確的是( )。
A. 物體的密度為;
B. 實驗乙中,物體受到的拉力為;
C. 實驗丙中,彈簧測力計的示數(shù)比乙中?。?br>D. 實驗丁中,容器底部受到的壓力大于
【答案】D。
【解析】A、實驗甲、丙中,彈簧測力計的示數(shù)分別為4.0N、2.8N,
由 可得, ,
物體 全部浸沒,所以 等于 ,則: ,
,
將 、 、 代入上式可得:
,
物體A 的質(zhì)量 ,
物體A的密度 ,故A錯誤;
B、物體A在水中受到的浮力,
,
在乙中物體A受到的拉力: ,故B錯誤;
C、在實驗丙中,彈簧測力計的示數(shù): ,在乙中物體A受到的拉力: ,
彈簧測力計的示數(shù)比乙中?。?, 故C錯誤;
D、由甲、丙, ,根據(jù)實驗丁中物體A對燒杯底部的壓力等于支持力, ,容器底部也受到鹽水對它的壓力,故壓力大于 ,故D正確。
故選:D 。
6.某熱氣球體積為,能載重,若空氣密度,則熱氣球受到的浮力為______N,它的自重為______N。(g取
【答案】12900 6000。
【解析】熱氣球受到的浮力為;
熱氣球的自重為。
故答案為:;。
7.把同一物體分別浸入甲、乙兩種不同的液體中,測出它在排開液體不同體積情況下的浮力,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪成如圖所示的圖象A和B通過對圖象的分析,可得出:
(1)液體密度一定時,物體受到的浮力與物體______成正比;
(2)甲液體密度______乙液體的密度(選填“大于”或“小于”)
【答案】排開液體的體積;大于。
【解析】(1)通過對圖象的分析,可得出:在液體的密度一定時,物體排開液體體積越大,物體所的浮力越大,即液體密度一定時,物體受到的浮力與物體排開液體的體積成正比。
(2)分析圖象可以看出,物體排開液體的體積一定時,都為時,,由,可知,
故答案為:排開液體的體積;大于 。
二、綜合練(能力提升)
8.將合金球和木球用細(xì)繩相連放入水中時,木球露出水面的體積為它自身體積的,如圖所示,當(dāng)把細(xì)繩剪斷后,合金球沉底,木球露出水面的體積是它自身體積的,這時合金球受到池底對它的支持力為3N,若已知合金球和木球體積之比為1∶4,則( )。
A.合金球所受浮力為3N;
B.合金球的重力為3N;
C.合金球的密度為3×103kg/m3;
D.繩子剪斷前后,兩物體所受總浮力相差4N
【答案】D。
【解析】AB.合金球和木球體積之比為1∶4,則V木=4V合金
把細(xì)線剪斷前,木球和合金球漂浮,總浮力等于總重力,此時木球露出水面的體積為它自身體積的,則G木+G合金=F合金浮+F木浮
由阿基米德原理知道
即-----①
細(xì)線剪斷后,木球漂浮,浮力等于重力,木球露出水面的體積為自身體積的,則
-----②
合金球沉入容器底,受向下的重力、向上的支持力和浮力,由力的平衡條件知道
G合金=F支+F合金浮=3N+ρ水gV合金------③
②式+③式可得
G木+G合金=3N+3ρ水gV合金------④
聯(lián)立①④解得V合金=3×10-4m3
將V合金=3×10-4m3分別代入③式解得合金球的重力G合金=6N
合金球所受浮力F合金浮=ρ水gV合金=1×103kg/m3×10N/kg×3×10-4m3=3N
故A正確,B錯誤;
C.由知道,合金球的密度
故C錯誤;
D.由①知道,細(xì)線剪斷前受到的總浮力
F浮總=4ρ水gV合金=4×103kg/m3×10N/kg×3×10-4m3=12N
由②③知道,細(xì)線剪斷后受到的總浮力
F浮總′=2ρ水gV合金+(G合金-F支)=2×103kg/m3×10N/kg×3×10-4m3+(6N-3N)=9N
故繩子剪斷前后,兩物體所受總浮力相差12N-9N=3N
故D錯誤。故選A。
9.如圖所示,兩個相同的燒杯中分別裝滿了兩種不同的液體,把甲、乙兩球分別輕輕放入兩杯液體中,兩球最后均沉至杯底。已知甲、乙兩球排開液體受到的重力相等,則下列說法正確的是( )。
A.甲所受浮力更大;
B.乙所受浮力更大;
C.不知道液體密度,無法比較浮力大?。?br>D.甲所在的容器中的液體密度小于乙所在的容器中的液體密度
【答案】D。
【解析】ABC.根據(jù)阿基米德原理可知F浮甲=G甲排,F(xiàn)浮乙=G乙排
已知甲、乙排開液體的重力相等,所以F浮甲=F浮乙
故ABC錯誤;
D.根據(jù)阿基米德原理可知
ρ液甲gV排甲=ρ液乙gV排乙
由圖可知,甲球排開的液體的體積要大于乙球排開的液體的體積,浮力相同,則甲球所在的液體的密度要小于乙球所在的液體的密度,故D正確。
故選D。
11.如圖所示,將物體A放入水中時懸浮,將物體B放入水中時有一半的體積露出水面,將物體A置于物體B上再放入水中時,物體B有三分之一的體積露出水面,則兩物體的體積VA:VB=_____,物體B的密度是_____kg/m3
【答案】1:60.5×103。
【解析】A物體A在水中懸浮,ρA=ρ水﹣﹣﹣①;
B物體在水中處于漂浮狀態(tài)且有一半的體積露出水面,所受浮力等于自身的重力,
即﹣﹣﹣②
可得;
將物體A置于物體B上再放入水中時,AB處于懸浮狀態(tài)且物體B有三分之一的體積露出水面,所受浮力等于AB自身重力的和,即F浮=GA+GB,
ρ水gV排=ρAgVA+ρBgVB﹣﹣﹣③
由①②③得:
則,
可得:。
12.如圖甲所示,彈簧測力計通過細(xì)線拉著正方體物塊緩慢浸入某未知液體中,物塊受到的拉力F與其下表面浸入液體中的深度h之間的關(guān)系如圖乙所示。則物塊受到的重力為________N,物塊剛好浸沒在液體中時其下表面浸入的深度為________cm,未知液體的密度為________kg/m3。(g取10N/kg)
【答案】15;10;0.9×103。
【解析】(1)由圖象可知,彈簧測力計的最大示數(shù)F最大=15N,此時物塊未浸入水中,則物塊重力G=F最大=15N;
(2)由圖象可知,物塊從剛浸入水到完全浸入,物塊浸入深度h=10cm,即正方體物塊的邊長為10cm;
(3)物塊的體積V=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,物塊全浸入時彈簧測力計的示數(shù)F示=6N,
受到的浮力F?。紾﹣F示=15N﹣6N=9N,
物塊排開水的體積:V排=V=1×10﹣3m3,
由F?。溅岩篤排g可得液體的密度:ρ液===0.9×103kg/m3。
三、培優(yōu)練(挑戰(zhàn)自我)
13. 將一密度均勻的正方體輕輕放入盛滿濃鹽水的大燒杯中,靜止后有72g濃鹽水溢出;若將該物體輕輕放入盛滿煤油的大燒杯中,靜止后有64g煤油溢出(濃鹽水密度為1.2×103kg/m3,煤油密度為0.8×103kg/m3,以下說法中( )。
①該物體前后兩次所受浮力之比為9∶8;
②該物體前后兩次排開液體體積之比為4∶3;
③該物體的密度為0.9×103kg/m3;
④該物體在煤油中可能沉底或懸浮。
A.只有①③正確B.只有②③正確
C.只有①④正確D.只有②④正確
【答案】D。
【解析】①因為大燒杯內(nèi)原來裝滿濃鹽水,所以,由阿基米德原理可知,物體在鹽水中受到的浮力
物體在煤油中受到的浮力
故該物體前后兩次所受浮力之比為,故①正確;
②該物體前后兩次排開液體體積之比為
故②錯誤;
③④由得排開水的體積
假設(shè)物體在鹽水中懸浮或下沉,則物體的體積
由于煤油的密度小于鹽水,所以物體在煤油中一定下沉,則排開煤油的體積:
排開煤油的質(zhì)量應(yīng)該為
因為,所以物體在鹽水中不能懸浮或下沉;
可見,物體在鹽水中一定漂浮,則物體的重力
物體受到煤油的浮力
因此,
所以物體在煤油中下沉,故④錯誤。
則物體的體積
物體的質(zhì)量
物體的密度
故③正確,④錯誤。
故選A。
14.底面積為100cm2的平底圓柱形容器內(nèi)裝有適量的水,放置于水平桌面上?,F(xiàn)將體積為500cm3,重為3N的木塊A輕放入容器內(nèi)的水中,靜止后水面的高度為8cm,如圖甲所示,若將一重為6N的物體B用細(xì)繩系于A的下方,使其恰好浸沒在水中,如圖乙所示(水未濫出),不計繩重及其體積,求:
(1)圖甲中木塊A靜止時所受的浮力;
(2)圖乙中物體B所受的浮力;
(3)物體B的密度;
【答案】(1)3N;(2)4N;(3)1500kg/m3。
【解析】(1)甲圖中,木塊A漂浮,靜止時所受的浮力F浮A=GA=3N
(2)圖乙中,木塊A和物體B整體懸浮,則所受的浮力F浮AB=GA+GB=3N+6N=9N
由知道,排開水的體積
因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等,所以,物體B的體積
VB=V排AB-VA=9×10-4m3-500×10-6m3=4×10-4m3
由知道,圖乙中物體B所受的浮力
F浮B=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N
(3)由G=mg知道,物體B的質(zhì)量
則物體B的密度
答:(1)圖甲中木塊A靜止時所受的浮力是3N;(2)圖乙中物體B所受的浮力是4N;(3)物體B的密度是1500kg/m3。
辨析比較
物體的體積≠物體排開液體的體積
物體的體積與物體排開液體的體積是不相同的。當(dāng)物體浸沒液體中時,物體的體積等于物體排開液體的體積;當(dāng)物體沒有浸沒時,物體的體積大于它排開液體的體積。
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(guān)系?
猜想與假設(shè)
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(shè)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??;
(3)換用不同質(zhì)量的小石塊,重復(fù)上面的實驗,尋找規(guī)律
實驗器材
彈簧測力計、小石塊、細(xì)線、溢水杯、小桶、水等
進(jìn)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:將溢水杯裝滿水(液面與溢水口平齊),把小石塊緩慢(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(shù),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(guān)系;
第五步:換用不同質(zhì)量的小石塊,重復(fù)上述步驟(多次實驗,使結(jié)論更具普遍性),記錄實驗數(shù)據(jù)。
記錄數(shù)據(jù)
次數(shù)
①小石塊的重力/N
②空桶的重力/N
③彈簧測力計的示數(shù)/N
④桶和水總重/N
浮力/N
排開水的重力/N
1
2.0
1.0
1.0
2.0
1.0
1.0
2
2.8
1.0
1.4
2.4
1.4
1.4
3
3.6
1.0
1.8
2.8
1.8
1.8
實驗結(jié)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。
★方法技巧
加滿水的技巧
可先將溢水杯中多加一些水,使水從溢水口溢出,當(dāng)水不再溢出時水面剛好和溢水口平齊,然后再將小桶放在溢水口處收集石塊排開的水。
教材深挖
實驗步驟與的優(yōu)化
該實驗中先測空桶質(zhì)量,再測小桶和排開水的總重力,然后計算出排開的水的重力,這樣可避免因桶內(nèi)水由殘留而造成誤差。
★特別提醒
浸沒和浸入的區(qū)別
“浸在液體中的物體”包含兩種狀態(tài):①物體全部浸入液體中,即物體浸沒在液體中,此時V排=V物;②物體的一部分浸入液體中,另一部分露在液面上,此時V排
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