初中物理探究影响浮力大小因素的实验试题

物理兴趣小组在探究浮力的大小与哪些因素有关时（如图甲），他们先用弹簧测力计称出长方体铁块的重力，再把铁块置于水面上方某一位置，将铁块缓慢下移，并逐渐浸入水中至不同深度处，他们根据记录的实验数据绘制出弹簧测力计示数 $F$与铁块下降高度 $h$关系的图象（如图乙）。

（1）铁块浸没水中之前，弹簧测力计的示数变化说明了浮力的大小与　　有关；

（2）铁块浸没在水中受到水的浮力为　　 $N$；此时他们保持铁块浸没在水中不动，向水里加入适量的食盐并搅拌，发现弹簧测力计的示数　　（选填“变大”或“变小” $)$，说明浮力的大小与液体密度有关。

科学探究是初中物理课本内容的重要组成部分，探究的形式可以是多种多样的。

（一 $)$探究浮力的大小与哪些因素有关

如图所示，是小华同学所做的一系列探究浮力的大小与哪些因素有关的实验。请按照要求填写表格：

提出问题	对应图中的序号
浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系
	$a$， $c$， $d$
浮力的大小与物体浸入液体的密度的关系

（二 $)$探究电流与电压、电阻的关系

请按照要求设计实验记录表格

表一要求：保持电阻 $R$不变 $(R=5\Omega )$， $U(2V$、 $4V$、 $6V)$，电流随电压的变化

表二要求：保持电压 $U$不变 $(U=6V)$， $R(5\Omega$， $10\Omega$， $15\Omega )$，电流随电阻的变化

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，实验过程如图所示，其中弹簧测力计示数的大小关系是： $F_1>F_2>F_3$， $F_3<F_4$，水的密度用 ${\rho }_{水}$表示。

（1）比较　　两图可知，浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。

（2）比较丙、丁两图可知，浮力的大小跟　　有关。

（3）分析甲、丙两图可得，物体浸没在水中时受到的浮力 $F_{浮}=$　　，物体的密度 ${\rho }_{物}=$　　。

（4）深入分析丙、丁两图，比较水对烧杯底的压强 $p_{水}$和某液体对烧杯底的压强 $p_{液}$的大小关系，则 $p_{水}$　　 $p_{液}$。

杨林他们实验小组在探究“浮力大小等于什么”的实验中，利用器材进行了如图的实验，并将实验数据填入下表。

实验次数	物重 $G/N$	空桶重 $G_0/N$	拉力 $F_{拉}/N$	桶与水重 $G_1/N$	浮力 $F_{浮}/N$	排开水重 $G_{排}/N$
1	0.6	0.1	0.3	0.3	0.3	0.2
2	1.1	0.1	0.6	0.6	0.5	0.5
3	3.0	0.1	2.0	1.1		1.0

（1）将表格中第三行的数据补充完整。

（2）在进行数据分析时发现，第一组数据明显与其他组数据反映的规律不符。为了得出结论，他将第一组数据中的桶与水重 $G_1$改为 $0.4N$，排开的水重 $G_{排}$改为 $0.3N$．请你评价他的这种做法：　           　。针对此实验数据，你的做法是　          　。

完成上述实验后，该组同学还想知道物体受到的浮力与液体密度是否有关，利用上面的器材，设计了如下实验，对其中一个物体在水中和盐水中所受浮力进行探究：

①测出物体在空气中的重力 $G$；

②将物体浸没在水中某一深度，读出弹簧测力计示数 $F_1$；

③将该物体浸没在盐水中同一深度，再次读出弹簧测力计示数 $F_2$；

如果 $F_1=F_2$，则说明物体受到的浮力大小与液体密度　            　；

如果 $F_1\ne F_2$，则说明物体受到的浮力大小与液体密度　            　，写出盐水密度的表达式 ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　          　。（ ${\rho }_{水}$已知）

同学们用空塑料瓶和细沙等实验器材探究影响浮力大小因素， $(g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$

（1）为了测出塑料瓶的体积，进行如下操作，

①把天平放在水平桌面上，调节天平平衡，在左盘中放入盛有适量水的烧杯，通过增减砝码和移动游码使天平再次平衡，所加砝码和游码的位置如图甲所示，烧杯和水的总质量为　　 $g$。

②在空塑料瓶中装入适量细沙，拧紧瓶盖，在瓶颈系一细绳，手拿细绳将塑料瓶完全浸没于烧杯的水中（瓶没有接触烧杯，水未溢出），通过增减砝码和移动游码使天平再次获得平衡，所用砝码总质量和游码所示质量之和为 $167g$，塑料瓶的体积是　　 $c{m}^3$。

（2）同学们根据生活经验提出了如下三种猜想，并举出了相应的实例

猜想一，浮力的大小与物体的密度有关，实例：铁块可以在水中下沉，木头可以浮在水面上

猜想二，浮力的大小与液体的密度有关，实例：鸡蛋可以在水中下沉，在盐水中可以浮起来

猜想三，浮力的大小与浸入液体的深度有关，实例：在游泳池里，人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大

为了验证以上猜想是否正确，同学们选择了装入细沙的塑料瓶和其他实验器材进行探究，实验过程如图乙所示。

①根据实验步骤 $d$和　　（填序号），可以确定猜想二是正确的；

②根据实验步骤 $c$和 $d$可以验证猜想三是　　（选填“正确”或“错误” $)$；对该猜想对应的实例，合理的解释是　　。

③要验证猜想一是否正确，可以在塑料瓶中　　后再进行探究。

④同学们讨论认为，猜想一和猜想二中的实例反应了物体的浮与沉可能与密度有关，要选用一个能漂浮在图 $e$中盐水上的物体时，物体的密度应小于　　 $g/c{m}^3$（计算结果保留1位小数）。

在“探究浮力大小与排开液体体积的关系”实验中，如图甲所示，用弹簧测力计测出物块所受的重力，然后将物块逐渐浸入水中。

（1）在图乙位置时，物块受到的浮力是　　 $N$。

（2）将物块逐渐浸入水中时，发现弹簧测力计的示数逐渐变小，说明物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而　　。

（3）继续将物块逐渐浸入水中，发现弹簧测力计的示数逐渐变小后保持不变，最后突然变为0，示数为0时物块处于　　（选填字母）。

$A$．漂浮状态         $B$．悬浮状态         $C$．沉底状态。

小明用如图所示的实验装置，验证下沉的物体是否受到浮力的作用。由图可知弹簧测力计前后示数变化了　　 $N$．为了使弹簧测力计前后示数变化更明显，他可采取的措施有　　、　　（填两种方法）。

小明在研究物体的浮沉时，发现铁块放入水中下沉，塑料块浸没在水中后上浮。为进 一步探究物体的浮沉条件，他找来了下列器材：弹簧测力计、一杯水、细线、铁块 $A$、塑料块 $B$和塑料块 $C(B$ 与 $A$体积相同， $C$与 $A$质量相同）。

（1）他按图甲和乙进行了实验，测出铁块受到的浮力大小为　　，并与重力比较，由此得出了物体下沉的条件。

（2）实验时，他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度，某一时刻测力计的示数会突然变 小，示数变小的原因是：　　。

（3）为探究物体上浮的条件，他选择了合适的塑料块，利用现有器材在题中（1）实验的基础上，增加一个实验步骤就完成了探究。

①选择的塑料块是　　 $(B/C)$。

②增加的步骤是　　（用字母表示测得的物理量）。

③当满足　　（用测得的物理量表示）条件时，物体上浮。

根据如图中提供的实验信息，回答下列问题：

（1）图①和②研究的是浮力与　　的关系；

（2）图③和图④研究的是　　与高度的关系；

（3）图　　的实验装置能研究电动机原理。

浸没在液体中的物体受到的浮力，实质上是由于液体对其上、下表面的压力不同造成的。在液体中，深度越深，液体压强越大，物体受到的压力也越大。浸没在液体中的物体所受到的浮力大小与浸没在液体中的深度是否有关呢？为探究这个问题，实验室准备了弹簧测力计、天平、石块、木块、细线、烧杯、水。请你根据需要选择器材，完成以下题目。

（1）提出问题：

（2）实验器材：

（3）实验步骤：

（4）分析与论证：

（5）交流与合作：与同学进行交流时，有同学提出实验过程中未保证物体“浸没”在水中，你认为他能不能得到正确的结论？为什么？

某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”，设计了如下实验步骤和数据记录表格：

①在量筒中加入水，读出量筒内水面位置的刻度。

②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上，测出铁块的重力。

③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里，再次读出弹簧测力计的示数。

④读出量筒内水面位置升高后的刻度

⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。

铁块浸没时弹簧测力计的示数 $/N$	铁块在水中受到的浮力 $/N$	水的体积 $/c{m}^3$	水和铁块的总体积 $/c{m}^3$	排开水的体积 $/c{m}^3$	排开的水受到的重力 $/N$

实验过程中，小组同学发现设计的表格中缺少一项，该项是　　。补充完整后，完成实验。分析数据得出结论：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。

实验后，该组同学进行了反思：

（1）量筒中不能加入太多的水，否则无法直接测出　　，从而不能得出实验结论。

（2）通过以上实验得出结论不可靠，理由是　　。

$A$．没有进行多次重复实验

$B$．没有换用其它液体进行实验

$C$．没有进行物体部分浸入水中时的实验

某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”，设计了如下实验步骤和数据记录表格：

①在量筒中加入水，读出量筒内水面位置的刻度。

②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上，测出铁块的重力。

③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里，再次读出弹簧测力计的示数。

④读出量筒内水面位置升高后的刻度

⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。

铁块浸没时弹簧测力计的示数 $/N$	铁块在水中受到的浮力 $/N$	水的体积 $/c{m}^3$	水和铁块的总体积 $/c{m}^3$	排开水的体积 $/c{m}^3$	排开的水受到的重力 $/N$

实验过程中，小组同学发现设计的表格中缺少一项，该项是　　。补充完整后，完成实验。分析数据得出结论：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。

实验后，该组同学进行了反思：

（1）量筒中不能加入太多的水，否则无法直接测出　　，从而不能得出实验结论。

（2）通过以上实验得出结论不可靠，理由是　　。

$A$．没有进行多次重复实验

$B$．没有换用其它液体进行实验

$C$．没有进行物体部分浸入水中时的实验

如图是探究浮力大小影响因素的实验。

（1）丁图中圆柱体所受浮力为　　牛。

（2）换用饱和食盐水或酒精重复上述实验，可以探究浮力大小跟　　的关系。

（3）要探究浮力大小和排开液体的重力的关系，还应进行的实验操作是　　。

小敏对"物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关"进行了研究。

（1）将一长方体金属块横放，部分体积浸入水中时，在液面所对的烧杯壁作一标记线，读出弹簧测力计的示数 $F_{甲}$ （如图甲）为 　 　牛；再把金属块竖放浸入同一杯水中，当 　　时，读出弹簧测力计示数 $F_{乙}$ （如图乙）。比较发现 $F_{乙}=F_{甲}$ ，小敏得出：浸没前物体受到的浮力与浸入深度无关。

（2）图中两种状态时，金属块底部受到水的压强 $p_{甲}$ 　　 $p_{乙}$ （选填"大于"、"等于"或"小于" $)$ 。

在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，主要实验步骤如下：

$a$．将一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下，按如图甲所示组装器材。

$b$．向空烧杯中缓慢注入清水，直到没过金属体一段距离（烧杯未加满水），如图乙中① $~$⑤所示，待示数稳定后分别读取弹簧测力计的示数 $F_1~F_5$。

$c$．如图乙中⑥所示，再向烧杯中加入适量盐，并轻轻搅拌，直至弹簧测力计示数稳定后读数为 $F_6$。

（1）图乙中　       　（选填① $~$⑥序号）可以得出浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。在图⑤中，金属体所受到的浮力 $F_{浮}=$　      　（用测量量的字母来表示）。

（2）图乙中　      　（选填① $~$⑥序号）可以得出浮力的大小跟物体浸没的深度无关。金属体的体积 $V=$　        　（用已知量 ${\rho }_{水}$、 $g$和测量量的字母来表示）。

（3）因为浮力的大小跟液体的密度有关，可知图⑤、⑥中， $F_5$　     　 $F_6$（选填“ $>$、 $=$、 $<$”），图⑥中盐水密度： ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　     　（用已知量 ${\rho }_{水}$和测量量的字母来表示）。