初中物理压强和浮力实验题

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。

图甲为研究匀速直线运动的实验装置，一个半径为2cm的球由于磁铁的吸引静止在盛水的玻璃管底，水深1m。移除磁铁后，球在玻璃管中上升，图乙为球在露出水面前运动速度与时间的关系图象，其中v₀＝0.05m/s，水的密度为1.0×10³kg/m³，求：

（1）移除磁铁前，玻璃管底受到水的压强；

（2）球在玻璃管上升过程中前4s的平均速度；

（3）已知球上升时受到水的阻力与其速度的关系为f＝kv，球的体积用V，水的密度用ρ₀表示，请推导球的密度表达式（用字母表示）

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"）

在探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中，小明的实验步骤如下：

如图甲，用弹簧测力计测出物体所受的　　。

如图乙，读出物体浸没在水中时弹簧测力计的示数计算出物体所受的　　。

如图丙，测出　　。

如图丁，测出小桶所受的重力，计算出　　。分析归纳，得出结论。

小明的实验顺序存在不足，你认为更合理的顺序是　　，实际操作过程中，还需要注意的问题有（请说出一条）　　。

如图所示，为了验证"阿基米德原理"，某同学做了如下实验：

（1）如图甲，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置 $O$ ，将此时弹簧对小桶的拉力计为 $T_1$ ，小桶与石块的总重记为 $G$ ，则 $T_1$ 　 $=$ 　 $G$ （选填" $>$ "" $<$ "" $=$ " $)$ ；

（2）如图乙，在溢水杯中盛满水，当石块浸没在水中时，排出的水便流到旁边的小水杯中，将排出的水的重力记为 $G_{排}$ ；

（3）如图丙所示，把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中，弹簧的下端又会到达原来的位置 $O$ ，将此时弹簧对小桶的拉力记为 $T_2$ ，则 $T_2$ 　　 $T_1$ （选填" $>$ "" $<$ "" $=$ " $)$ ；

（4）通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块受到的浮力 $F_{浮}$ 与排出水的重力 $G_{排}$ 之间的关系 　　。（要求写出推导过程）

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"。

水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺和装有适量水的 $A$ 、 $B$ 两个烧杯。小亮学习了液体内部压强跟哪些因素有关的知识后，又提出了新的猜想，为此他利用提供的实验器材进行了如下实验探究。

①将微小压强计的探头放入 $A$ 烧杯的水中，探头到烧杯底的距离 $L$ 为 $6\mathit{cm}$ ，如图甲所示，记录微小压强计 $U$ 形管两侧的液面高度差 $h_1$ ；

②将微小压强计的探头放入 $B$ 烧杯的水中，探头到烧杯底的距离 $L$ 为 $10\mathit{cm}$ ，如图乙所示，记录微小压强计 $U$ 形管两侧的液面高度差 $h_2$ ；

小亮发现 $h_1$ 大于 $h_2$ ，于是小亮得出结论"液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离 $L$ 有关"。

请你利用这些器材，设计一个实验证明小亮的结论是错误的。写出实验步骤和实验现象。

小曼利用符合实验要求的圆柱体物块、石子、细线、量筒和适量的水测量某未知液体的密度。如图是小曼正确测量过程的示意图。已知水的密度为 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ 。实验过程如下：

①将适量的水倒入量筒中，如图甲所示，记录量筒中水的体积。

②将拴有石子的物块置于量筒内的水中，如图乙所示，量筒中水面所对应的示数为 $66c{m}^3$ 。

③将待测液体倒入另一量筒中，如图丙所示，记录量筒中待测液体的体积。

④将上述石子和物块擦干后，置于量筒内的待测液体中，如图丁所示，量筒中液面所对应的示数为 $70c{m}^3$ 。

由以上实验可知：

（1）石子和物块在水中所受的总浮力为 　    　 $N$ ；

（2）待测液体的密度为 　　 $\mathit{kg}/m^3$ 。

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。

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： 　　。

2017年11月30日，中国4500米载人潜水器--"深海勇士"号正式验收交付，4500米深度已经覆盖整个南海的探测，下潜、开发等方面需求。这个消息激发了小芳对"探究液体内部的压强"的兴趣，她进行的实验操作如图1所示。请依据所学知识解决下面几个问题：

（1）实验前，应调整压强计（甲图），使 $\mathit{U}$ 型管左右两边的液面 　 　。

（2）比较丙、丁两图是探究液体压强与 　　的关系

（3）比较乙丙两图可以得出的结论是 　　。

（4）请举出生活中应用该实验结论的一个事例： 　　。

（5）小芳完成上述实验后，用一" $\mathit{T}$ "形玻璃管对着 $\mathit{U}$ 形管左边管口吹气，如图2所示，可以看到 　　（填"左"或"右"）管中的液面较高，该实验说明了 　　。

有一个形状不规则的小木块，将其放在水中时，浮在水面上，用以下两种方案测量该木块的密度。

方案一：

（1）用天平测小木块的质量：测质量前，指针指在分度盘的左侧，则平衡螺母应向 　　（左 $/$ 右）移动，平衡后测得小木块的质量为 $m$ ；

（2）在量筒中倒入适量的水体积为 $V_0$ ；

（3）用细针将小木块浸没水中，读出量筒中水面对应的刻度为 $V_1$ ，则木块的密度表达式 $\rho =$ 　　。

方案二：

（1）在量筒中倒入适量的水，体积为 $V_2$ ，如图所示；

（2）用一个体积为 $10c{m}^3$ 的铁块和小木块拴在一起浸没水中，读出量筒中水面对应的刻度为 $V_3=90c{m}^3$ ；

（3）从量筒中取出铁块，小木块漂浮水面，读出量筒中水面对应的刻度为 $V_4=68c{m}^3$ ，则木块的密度 $\rho =$ 　　 $g/c{m}^3$ 。

对比以上两种方案，误差比较小的是 　　，理由： 　　。

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。

为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系，小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧測力计上，测力计示数为G．然后将金属块缓慢浸入水中，且始终不与杯接触，如图。

（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，说明浮力大小逐渐 　　。据此，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验你认为下列说法正确的是 　　。

A．只有小明的观点合理         B．只有小华的观点合理

C．两人的观点都不合理         D．两人的观点都合理

（2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为F，据此可得出 　　的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力F _浮＝ 　　。

（3）为了深入研究，他们测出量筒中水的体积V _排，水的密度用ρ _水表示，其重力G _排＝ 　　，通过比较数据发现F _浮＝G _排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出F _浮＝G _排，说明决定浮力大小的根本因素是G _排。

（4）从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是 　　。