对点实验 4 探究影响浮力大小的因素
横向拓展见周末打卡小卷 P39“实验打卡过关”
实验纵览
··纵向深入、要点串联,一题掌握一实验
小华和小明在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
① 与物体浸入液体中的深度有关;
② 与物体排开液体的体积有关;
③ 与液体的密度有关.
【实验操作设问】
(1) 请写出一个能支持猜想②的生活现象:
人往海水深处走时,会感觉身体越来越轻
.
(2) 实验过程如图所示,由实验过程可知,该物体浸没在水中所受的浮力大小是
2
N.

(3) 小明根据图 a、b、c 的结果,认为猜想①正确,而小华根据图 a、c、d 的结果,认为猜想①错误,你认为
小华
的观点正确,理由是
小明没有控制物体排开液体的体积相同
.
(4) 分析比较
a、d、e
三次实验,可知浮力的大小与液体的密度有关.
【能力提升设问】
(5) 小华在探究物体所受浮力大小与液体密度的关系时,发现把浸没在水中的物体取出浸没到盐水中时,物体受到的浮力大小变化不明显,他提出了下列三种实验改进方案,其中不可行的是
C
(填字母).
A. 换用体积更大的同种物体
B. 换用密度比水大得多的液体
C. 利用现有器材进行多次实验
(6) 爱动脑的小明分析实验数据,进一步算出了物体的密度为
$2.4×10^{3}$
kg/m³. (水的密度为 1.0×10³ kg/m³,g 取 10 N/kg)
(7) 他们又找来薄铜片,探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,实验步骤如下:
步骤一:将铜片放入盛水的容器中,铜片下沉至容器底;
步骤二:将铜片弯成碗状再放入盛水的容器中,“铜碗”漂浮在水面上.
小明得出结论:物体受到的浮力与其形状有关. 小聪认为小明得出的结论错误,原因是
没有控制排开液体的体积相同
.
【拓展创新设问】
(8)
装置改进 同学们利用力传感器(力传感器可感知并测出拉力或压力的大小),探究浮力的大小与哪些因素有关. 实验中不计细线的伸缩,且无液体溢出,ρ水 = 1.0×10³ kg/m³,g 取 10 N/kg.
① 如图所示,将力传感器固定在铁架台上,圆柱体 A 通过轻质细线与力传感器相连.

② 装有水的薄壁柱形容器 B 置于升降台上,让升降台逐渐升高,随着圆柱体 A 逐渐浸入水中,传感器的示数逐渐变小,当圆柱体 A 刚好浸没时,传感器的示数减小到 4 N,这说明物体所受浮力大小与物体
排开液体的体积
有关.
③ 同学们将容器内的水换成密度为 1.2×10³ kg/m³ 的液体,再次使升降台逐渐升高,直到圆柱体 A 刚好浸没,传感器的示数一直减小到 2.4 N.
④ 对比②③可以得出:物体所受浮力的大小与
液体的密度
有关.
⑤ 圆柱体 A 所受的重力为
12
N,密度为
$1.5×10^{3}$
kg/m³.
⑥ 若圆柱体 A 的底面积为 40 cm²,容器 B 的底面积为 100 cm²,从圆柱体 A 刚接触水面至圆柱体 A 刚好浸没在水中时,此过程中升降台上升的高度为
12
cm.
(9) 结
论应用 如图所示,同学们用精度很高的手提式电子秤,对石块的密度进行了测量,步骤如下:

① 先将小石块用细线系好,悬挂在电子秤的下端,示数为 F₁;
② 在小桶里倒入适量的水,悬挂在电子秤的下端,示数为 F₂;
③ 用手将用细线系着的小石块缓慢地
浸没
在水中,待电子秤示数稳定后,示数为 F₃;根据所得实验数据,写出石块密度的表达式:ρ石 =
$\frac{F_{1}}{F_{3}-F_{2}}\rho_{水}$
(用字母 F₁、F₂、F₃、ρ水 表示).
(10) 延
伸探究 如图甲所示是小明同学验证阿基米德原理的实验过程图,弹簧测力计在 A、B、C、D 四个步骤中的读数分别为 G空桶 = 1 N、F₁ = 2 N、G物 = 3 N、F₂ = 2 N,ρ水 = 1.0×10³ kg/m³,g 取 10 N/kg.

① 为了减小实验误差,最合理的操作步骤顺序为
ACBD
(填字母).
② 按照最合理的操作顺序,当实验中的测量结果满足
$G_{物}-F_{1}=F_{2}-G_{空桶}$
(用 G物、F₁、F₂、G空桶 表示)的关系式时,说明阿基米德原理成立.
③ 按最合理的顺序操作,以下影响验证结果的是
A
(填字母).
A. 图 B 中溢水杯内未装满水
B. 图 B 中圆柱体未浸没在水中
C. 图 A 中小桶内有少量水
④ 按最合理的顺序操作还可以测出圆柱体的密度,则 ρ柱 =
$3×10^{3}$
kg/m³(用上面所测物理量的数据和水的密度 ρ水 计算). 如按 A、B、C、D 顺序操作,测得圆柱体的密度
偏大
(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
⑤ 利用该圆柱体探究物体所受的浮力大小与浸入某液体的密度和深度的关系,作出弹簧测力计示数 F 随浸入该液体的深度 h 变化的关系图像如图乙所示,分析图像可得出该液体的密度 ρ液 =
1.2
g/cm³.