初中物理探究影响浮力大小因素的实验试题

2016年5月27日在越南中部的义安省，一条15米长、2米高的活鲸鱼突然遇到退潮，搁浅在沙滩上了。对鲸鱼搁浅的原因，小天和小江展开讨论，猜想浸入水中的物体所受的浮力与水的多少有关，并分别进行了探究。

Ⅰ．小天的探究过程如下：

（1）在标有刻度的烧杯A、B内均倒入体积为50mL的水：

（2）将相同物体分别放入A、B烧杯内的水中，静止时分别如图甲、乙（乙中物体未与容器底密合）。

请根据小天的实验过程填写下表：

A或B烧杯中水重G/N	图甲中物体所受浮力F 浮 1/N	图乙物体所受浮力F 浮 2/N
0.5	0.5

根据实验数据，小天认为，浮力的大小跟水的多少 　 　（填"有关"或"无关"）

Ⅱ．小江的探究过程如下：

（1）将重为4N的物体浸入装有适量水的容器中静止，弹簧测力计示数为F ₁，如图丙；

（2）减少容器中的水量，物体静止时，弹簧测力计示数变为F ₂，如图丁。

请根据小江的实验过程填写下表

物理量	图丙	图丁
物体所受浮力F 浮/N	1.4
物体排开水的体积V/m ^3	1.4×10 ^﹣ ^4

根据小天和小江的实验数据，你认为鲸鱼搁浅的原因是 　 　。

①海边的水太少，产生的浮力也很少

②水位下降，导致鲸鱼的重力变大

③水位下降，导致鲸鱼浸入海水中的体积减少。

小明用图示装置探究浮力大小与深度的关系，细线体积、重力及滑轮摩擦不计。实验步骤如下：

A．用测力计测出长方体空心塑料块的重力为0.5N。

B．在底部固定有滑轮的容器中装适量的水。

C．用一根细线穿过滑轮将塑料块与测力计连接起来。

D．往容器中注水，待水面平静时记录塑料块底部所处的深度及测力计的示数。

E．多次重复步骤D的实验操作。

实验数据记录如表。

塑料块底部所处深度（cm）	2	3	4	5	6	7	8
测力计示数（N）	0	0.25	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
浮力（N）	0.5	0.75	1	1	1	1	1

（1）实验中滑轮的作用是 　 　。

（2）本实验是通过测量拉力间接测出浮力，以下测量方法与之不同的是 　 　。

a．用测力计测量物体受到的重力

b．用测力计测量水平面上匀速直线运动物体受到的摩擦力

c．用量筒测量液体的体积

（3）分析实验数据可知，塑料块受到的浮力与所处深度 　 　（选填"有关"或"无关"）

如图所示，烧杯中装有某种液体，A为圆柱形木块，用外力F缓慢将A压入其中，h表示木块的下表面到液面的距离，下列关于所受浮力F_浮和h的关系图象正确的是（　　）

A．B．

C．D．

小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”，（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，取 $g=10N/\mathit{kg})$

（1）小明利用图1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2中①所示）。实验过程中合金块所受浮力的变化情况是　      。请在图2中画出 $F_{浮}$随 $h$变化的关系图象，分析图象可知，浸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体中（如图1乙、丙所示），比较图1甲、乙、丙可知：　　。

（3）合金块的密度为 ${\rho }_{\mathit{合金}}=$　　 $g/c{m}^3$。

（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1丙所示液体中时，空心部分的体积是　　 $c{m}^3$。

一长方体铁块按图所示，从下表面与液面刚刚接触时下放至图中虚线位置，能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小 $F_{浮}$与铁块下表面浸入液体深度 $h_{深}$关系的图象是 $($　　 $)$

A．B．

C．D．

在“探究影响浮力大小因素”的实验中，一组同学提出了4种猜想。

小华：浮力大小与液体密度有关；

小红：浮力大小与物体浸入液体的体积有关；

冬冬：浮力大小与物体所受的重力有关；

玲玲：浮力大小与物体的形状有关。

他们找来了体积相同的 $A$、 $B$两块实心金属块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等仪器。按照图中所示规范地完成了实验，记录了如表所示的实验数据。

次数	金属块	物体重力 $/N$	液体密度 $g/c{m}^3$	物体浸在液体中的体积 $/c{m}^3$	测力计的 示数 $/N$
1	$A$	5	1.0	20	4.8
2	$A$	5	1.0	60	4.4
3	$A$	5	1.0	100	4.0
4	$A$	5	1.2	100	△
5	$B$	3	1.2	100	1.8

观察表中数据，回答下列问题：

（1）根据表格中实验数据，可知 $A$物体浸在液体中的体积为 $60c{m}^3$时，物体 $A$所受浮力大小为　　 $N$；表格中标有“△”的位置的数据应该是　　；

（2）通过分析比较第　　次实验数据，能够说明小华同学的猜想是正确的；分析比较第　　次实验数据，能够说明小红同学的猜想是正确的；

（3）为了验证冬冬同学的猜想，他们选择了第　　次实验数据，他们发现浮力大小与物体所受的重力　　（选填“无关”或“有关” $)$；

（4）要验证玲玲的猜想，同学们又找来了一块橡皮泥，他们把橡皮泥捏成不同形状，先后放入水中，发现有的漂浮在水面上，有的下沉。他们由此得出结论：浮力的大小与物体的形状有关。请指出他们实验方法的错误之处：　　。

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， $F_1$、 $F_2$、 $F_3$、 $F_4$分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题：

（1）图甲中，弹簧测力计的示数 $F_1=$　 　 $N$。

（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与　　有关；分析图中　　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。

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，提出如下猜想

猜想1：浮力的大小可能与液体的密度有关

猜想2：浮力的大小可能与物体的重力有关

猜想3：浮力的大小可能与物体的形状有关

猜想4：浮力的大小可能与排开液体的体积有关

（1）如图1所示，用手把饮料罐按入水中，饮料料罐浸入水中越深，手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想　 　（选填序号）

（2）为了研究猜想1和猜想2，运用了体积相同的 $A$、 $B$、 $C$三个圆柱体，测得重力分别为 $4N$， $4.5N$和 $5N$．然后进行如图2所示的实验。

①在序号 $a$的实验中物所受的浮力为　　 $N$。

②比较序号　　，　　， $e$的三次实验，可得出初步结论：浮力大小与液体密度有关。

③进一步分析可知：液体的密度越大，物体所变的浮力越　　；

④比较序号 $a$、 $b$、 $c$的三次实验，可得出结论：浮力的大小与物体的重力　　关。

（3）为了研究猜想3，小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图3所示的实验、由此小明得出的结论是：浮力的大小与物体的形状有关，小珍认为这结论不可靠，主要原因是　　。

如图是探究浮力大小与哪些因素有关的实验：

（1）图甲中，用弹簧测力计测得物体 $A$ 的重为 　 　 $N$ ；把物体 $A$ 浸没在水中时，弹簧测力计示数如图乙所示，则此时物体 $A$ 受到的浮力大小为 　　 $N$ 。

（2）观察乙图和丙图的弹簧测力计示数，可知浮力的大小与物体浸没在水中的 　　无关。

为了验证"浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关"，小明选用如图所示的圆柱体 $A({\rho }_A>{\rho }_{水})$ 、弹簧测力计和装有适量水的烧杯进行实验。

（1）以下是他的部分实验步骤，请你帮他补充完整：

①将圆柱体 $A$ 悬挂在弹簧测力计下，静止时记录弹簧测力计的示数为 $F_1$ 。

②将圆柱体 $A$ 下部的一格浸入水中，圆柱体不接触容器，静止时记录弹簧测力计的示数为 $F_2$ 。

③ 　   　，静止时记录弹簧测力计的示数为 $F_3$ 。

（2）由 $F_1-F_2$ 　　 $F_1-F_3$ （选填" $=$ "或" $\ne$ " $)$ ，可以验证"浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关"。

小明用六个重力G均为10牛，体积不同的球体，研究放入球体前后容器底部受到水的压力增加量△F的情况。他分别将球体放入盛有等质量水的相同容器中，待球体静止，得到容器底部受到水的压力增加量△F，实验数据和实验现象如表

实验序号	1	2	3	4	5	6
放入的球体	A	B	C	D	E	F
△F（牛 $)$	5	6	8	10	10	10
实验现象

（1）观察序号1或2或3中的实验现象并比较△F和G的大小关系，可得出的初步结论是：当放入的球体在水中沉底时， 　　。

观察序号4或5或6中实验现象并比较△F和G的大小关系，可得出的初步结论是， 　　。

（2）小明得出"在盛有等质量水的相同容器中，当放入球体的重力相同时，球体的体积越大，△F越大"的结论。由表中实验序号 　　的现象，数据及相关条件可判断小明得出的结论不正确。

（3）分析表中序号1-6的现象，数据及相关条件，可得出：在盛有等质量水的相同容器中，当放入球体的重力相同时， 　　体积越大，△F越大。

某小组同学用如图所示装置，研究圆柱体在水中下降的过程中弹簧测力计示数和台秤示数的变化情况。他们使圆柱体在水中缓慢下降，将圆柱体下表面到水面的距离h、弹簧测力计的示数F ₁、台秤的示数F ₂记录在下表中。

实验序号	h（厘米）	F 1（牛）	F 2（牛）
1	1.0	7.7	10.3
2	2.0	7.4	10.6
3	3.0	7.1	10.9
4	4.0	6.8	11.2
5	5.0	6.5	11.5
6	6.0	6.5	11.5

①分析比较实验序号1～4的数据中F ₁、F ₂的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：圆柱体在浸入水的过程中，F ₁ 　　，F ₂ 　　；

②表中实验序号 　　的数据表明，圆柱体在相应的位置已全部浸没在水中；

③表中两组数据间F ₁变化量的大小为△F ₁，相应的F ₂变化量的大小为△F ₂，分析比较实验序号1～6的数据，可得出的结论是：圆柱体在水中缓慢下降的过程中，△F ₁与△F ₂的关系是 　　。当圆柱体处于实验序号6的位置时，所受浮力的大小为 　　牛。

小红用弹簧测力计、铁圆柱体、两个相同的大烧杯做"探究影响浮力大小的因素"的实验，其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。

（1）由图可知：铁圆柱体浸没在水中所受浮力为 　　 $N$ 。

（2）由甲、乙、丁图可探究的问题是 　　。

（3）由甲、丁、戊图可以得出的结论是 　　。

（4）在上述实验的基础上，请你添加合适的物体设计实验，探究浮力大小与物体质量是否有关。请写出你的实验思路： 　　。

在"验证阿基米德原理"实验中，需要验证浸在液体中的物体受到的 　　与它排开液体受到的 　　大小是否相等，实验还需要 　　的固体和液体进行多次验证（选填"相同"或"不同" $)$

某实验小组在探究"影响浮力大小的因素"时，做了如图所示的实验。观察图片并分别比较图中有关数据可知：

（1）当物体逐渐浸入水中，物体底面所受压强将逐渐 　 　；

（2）当物体浸没在水中时，受到的浮力为 　　 $N$ ；

（3）比较（b）、（c）两图，可以得出 　　越大，物体受到的浮力越大；

（4）比较 　　两图可知，物体所受浮力的大小与液体密度有关。