初中物理阿基米德原理的应用实验题

将一只手的食指浸入水中，你会感受到浮力的作用。你想知道食指所受的浮力大小吗？请从如图所提供的实验器材中选择合理的实验器材，设计出两种测出你的食指受到浮力的实验方案，并完成填空。（已知水的密度为 ${\rho }_{水})$

方案一：

（1）写出你需要测量的物理量及其符号：　　。

（2）食指所受浮力大小的表达式为： $F_{浮}=$　　。

方案二：

（1）写出你需要测量的物理量及其符号：　　。

（2）食指所受浮力大小的表达式为： $F_{浮}=$　　。

端午节家庭聚会后，小鹏的父亲将喝剩的白酒交给他，要他利用所学的物理知识测出白酒的密度。家中没有量筒，只找到了一个弹簧测力计和一个废旧的铁块，于是他在两只玻璃杯中分别装入水和白酒，进行了如下操作：

①将铁块悬挂在弹簧测力计下方，读出测力计的示数F ₁，如图甲所示；

②把铁块浸没在水中，读出测力计示数F ₂；

③把铁块浸在白酒中，读出测力计示数F ₃。请你回答下列问题：

（1）弹簧测力计示数F ₁＝ 　     　N；

（2）图中他有操作错误的是图 　     　（选填"甲"、"乙"、"丙"），请指出错误之处 　     　；

（3）更正错误操作后，测力计的示数变成F ₄，请你帮小鹏推导出白酒密度的表达式ρ _酒＝ 　     　。（用字母符号表示，水的密度为ρ _水）

小明同学利用如图所示的小烧杯、大水槽、量筒、水、滴管、记号笔、细线等器材测量一块金属块的密度，他设计了如下实验步骤．
（1）将金属块放入烧杯中，使烧杯直立漂浮在大水槽中，用记号笔在烧杯上标出水面的位置；
（2）用量筒测出________的体积为V₁；
（3）将烧杯直立漂浮在大水槽中，向烧杯中倒入适量的水，使________________________；
（4）用量筒测出烧杯中水的体积V₂；
（5）金属块密度的表达式为ρ＝________．

某学校研学团队来到“海上碑”研学基地开展活动，配备以下物品：弹簧测力计、几瓶纯净水、保温瓶自备热水、细线、小刀、锤子等。已知 $g=10N/\mathit{kg}$，常温时 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．他们采集了一小块岩石样本，进行如下探究：

（1）用细线系住小石块悬挂在弹簧测力计下，静止时示数如图，为　         　 $N$。

（2）把纯净水瓶切掉上半部分，把小石块慢慢浸没在水中，未碰触瓶底，弹簧测力计的示数为 $0.7N$．则小石块受到的浮力　      　 $N$．可得小石块的体积　       　 $c{m}^3$。

（3）计算得出小石块的密度为 ${\rho }_{石}=$　      　 $\mathit{kg}/m^3$。

（4）已知海水的密度为 $1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，若把石块浸没在海水中，弹簧测力计的示数　       　 $0.7N$（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

（5）测量过程中，如果利用的是保温杯中的热水，计算时仍取 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，测得小石块密度与真实值相比应　          　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（2014中考真题）如图所示，为测量某种液体的密度，小华用弹簧测力计、量筒、小石块和细线进行了如下操作：

a、将小石块浸没在待测液体中，记下弹簧测力计示数F₁和量筒中液面对应的刻度V₁；
b、读出量筒中待测液体的体积V₂；
c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下，记下测力计示数F₂．
（1）使用弹簧测力计前，应检查指针是否指在         ．
（2）为了较准确地测量液体的密度，图中合理的操作顺序应为     （填对应字母代号）．
（3）小石块浸没在待测液体中时，排开液体的重为G=        ．
（4）待测液体的密度可表示为ρ_液=         ．
（5）小华还算出了小石块的密度，其表达式为ρ_石=        ．

为了探究浮在液面上的物体排开液体的质量与哪些因素有关，某小组同学选用甲、乙两物体(m_甲<m_乙)做了如图所示的一组实验。他们先在溢水杯中加满水，将一个空烧杯放在电子台秤上并调零[如图(a)所示]；接着将甲、乙分别放入水中测出它们排开水的质量，实验过程及现象如图(b) 、(c)所示。然后，他们用酒精重复上述实验，实验过程及现象分别如图(d)、(e)所示。

(a)                 (b)             (c)               (d)               (e)
①分析比较图(b)与(d)[或(c)与(e)]中的实验现象及相关条件，可归纳得出的初步结论是：                         ；
②分析比较图(b)与(c)[或(d)与(e)]中的实验现象及相关条件，可归纳得出的初步结论是                         。

小明手上有一块橡皮泥，他想测出橡皮泥的密度。小明利用一个量筒、适量的水和细线设计了一个橡皮泥密度的方案，以下是他设计的部分实验步骤，请你按照小明的思路，将实验步骤补全（已知橡皮泥的密度大于水的密度）。
（1）将适量的水倒入量筒中，读出水面所对量筒的示数V₁；
（2）将橡皮泥浸没量筒中，读出水面所对量筒的示数V₂；
（3）____________________，读出水面所对量筒的示数V₃。
已知水的密度为ρ_水，利用上述测出的物理量和已知量写出橡皮泥密度的表达式：
ρ泥=__________。

归纳与演绎是科学学习中非常重要的科学方法，下表是兴趣小组归纳“根据 $\rho =\frac{m}{V}$，运用浮力知识间接测量固体密度”的方法，请回答：

方法	实验器材	操作过程	思维过程	数据处理	适用范围
一	弹簧测力计 烧杯 水		$\because m=\frac{G}{g}{V}_{物}=V_{浮}=\frac{F_{浮}}{{\rho }_{水}g}$ $\therefore {\rho }_{物}=\frac{m_{物}}{V_{物}}=\frac{G}{F_{浮}}{\rho }_{水}=\frac{F_1}{F_1-F_2}{\rho }_{水}$	（1） ${\rho }_{物}=$　 $3\times {10}^3$　 千克 $/$米 ${}^3$	${\rho }_{物}>{\rho }_{液}$
二	量筒 细铁丝 水		$\dots \dots$ （2） ${\rho }_{物}=$　　 （用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$、 ${\rho }_{水}$表示）	$\dots \dots$	${\rho }_{物}<{\rho }_{液}$

小明同学捡到一块金属块，他想通过测量金属块的密度判断这个金属块的材料是什么，小明可用的实验仪器有托盘天平和弹簧测力计。

①小明将天平放在水平实验台上后，接下来将游码的左侧跟标尺的　　对齐，再调节平衡螺母，使天平平衡。

②用调节好的天平测量金属块质量，正确操作后天平再次达到平衡，如图甲所示，此时读出该金属块的质量为　　，重力为　　

③在实验过程中，小明将金属块儿挂于弹簧测力计上，然后放在水中直至完全浸没，此时弹簧测力计读数如图乙所示为　　。

④小明通过查阅密度表得知如下几种金属的密度（见下表），通过科学的计算，可以求出金属的密度，则该金属块的材料是　　。

金属	铅	铜	钢铁	铝
密度

小琪非常喜欢吃大樱桃，很想知道它的密度，于是进行了如下测量：

（1）将天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻线处，指针的位置如图甲所示，则应将平衡螺母向　　（填“左”或“右” $)$端调节，使横梁平衡。

（2）他取来一颗大樱桃，用天平测出了大樱桃的质量如图乙所示为　　 $g$。

（3）将一颗大樱桃放入装有 $30\mathit{mL}$水的量筒中，水面上升到图丙所示的位置，大樱桃的体积为　　 $c{m}^3$，密度为　　 $g/c{m}^3$。

（4）小琪将大樱桃放入量筒中时，筒壁上溅了几滴水，所测的大樱桃密度会　　（填“偏大”或“偏小” $)$。

（5）小琪还想利用大樱桃（已知密度为 ${\rho }_0)$、平底试管、刻度尺测量家里消毒液的密度，实验步骤如下：

①在平底试管中倒入适量的消毒液，用刻度尺测量试管中液面的高度 $h_1$。

②将大樱桃放入试管内的消毒液中，大樱桃处于漂浮状态，用刻度尺测量试管中液面的高度 $h_2$。

③取出大樱桃，在其内部插入一根细铁丝（忽略大樱桃体积的变化），重新放入试管内的消毒液中，由于浸没在消毒液中时重力　　（填“大于”“小于”或“等于” $)$浮力，大樱桃沉入试管底部，用刻度尺测量试管中液面的高度 $h_3$。

④消毒液密度的表达式为 ${\rho }_{\mathit{消毒液}}=$　　。

在“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验中，某同学提出了如下的猜想：①浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度有关；②浮力的大小可能跟物体排开液体的体积有关；③浮力的大小可能跟液体的密度有关。并做了下图所示的实验，请根据要求完成问题

（1）图C中物体所受的浮力为　　N；

（2）由图D和图　　可验证猜想③；

（3）该同学由图B和图C能否得出“浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度有关”的结论？

答：　　（填“能”或“不能”）理由是　　

（4）本实验中盐水的密度　 　kg/m³

小云同学在学习了“阿基米德原理”后，发现用弹簧测力计也可以测出液体的密度。下面是他设计测量盐水密度的实验步骤：

（1）如图甲，把一个合金块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上，测出合金块的重力G＝4.0N；

（2）如图乙，将挂在弹簧测力计挂钩上的合金块浸没在盐水中，记下弹簧测力计的示数F＝　　N；

（3）计算合金块浸没在盐水中所受到的浮力F_浮＝　 　N；

（4）根据阿基米德原理计算该盐水的密度ρ＝　 　kg/m³．（ρ_合金＝8.0×10³kg/m³、g取10N/kg）

实验完成后，小云同学继续思考：如果在步骤（2）中合金块只有部分浸入盐水中（如图丙），则按上述步骤测出的盐水密度比真实值要　　（选填“偏大”或“偏小”）。

探究“浮力的大小等于什么”时，实验进行了如图所示的步骤，

请回答下列问题：
（1）小石块重为           N；
（2）排开的水重为                N；
（3）为了使实验结论更为可信，将石块换成钩码等其它物体再进行几次实验，其主要目的是      （填序号）； 
A、多次测量求平均值，以减小偶然误差
B、多次测量找规律，排除偶然性
C、探究浮力的大小与哪些因素有关
（4）实验是通过比较物体的重力与      的重力，得出结论。

在探究“浮力大小等于什么”的实验中，小明同学的一次操作过程如图所示．

（1）测出铁块所受到的重力G_铁 ；             
（2）将水倒入溢水杯中；
（3）把铁块浸入溢水杯中，读出测力计示数F；  
（4）测出小桶和被排开水的总重G；
（5）记录分析数据，归纳总结结论，整理器材。
分析评估小明的实验，指出存在的问题．
问题1：                       ，问题2：                       。 
小明正确修正实验方案后，能得到的实验结论是                             ，表达式为                  。

如图所示，物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。

（1）金属块浸没在水中时，受到的浮力是　       　 $N$。

（2）比较　      　（填字母代号）三图可得出结论：金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。

（3）比较　       　（填字母代号）三图可得出结论：金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。

（4）金属块的密度为　        　 $\mathit{kg}/m^3$。

（5）在实验中，排除测量误差因素的影响，兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力，请指出实验操作中可能造成这种结果的原因：　       　。

（6）纠正了错误，继续实验，兴趣小组得出结论：物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力。有同学对此结论提出质疑，他认为仅采用浸没的金属块做实验不具备普遍性，使用漂浮的蜡块做实验未必遵循以上结论。针对这个质疑，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、烧杯、小木块、小桶、轻质塑料袋（质量可忽略）、适量的水。请你根据需要选择器材并设计实验，研究使用漂浮的蜡块做实验是否遵循兴趣小组所得出的结论。

实验器材：　                                     　；

实验步骤：　                                     　；

分析与论证：　                                   　。