【實驗目的】:
探究浸在液體中的物體受到的浮力大小與物體排開液體的重力之間的關系。
【實驗原理】:
阿基米德原理。
【實驗器材】:
彈簧測力計、金屬塊、量筒(小桶)、水、溢水杯、
【實驗步驟】:
= 1 \* GB3 ①把金屬塊掛在彈簧測力計下端,記下測力計的示數(shù)F1。
= 2 \* GB3 ②在量筒中倒入適量的水,記下液面示數(shù)V1。
= 3 \* GB3 ③把金屬塊浸沒在水中,記下測力計的示數(shù)F2和此時液面的示數(shù) V2。
= 4 \* GB3 ④根據(jù)測力計的兩次示數(shù)差計算出物體所受的浮力(F 浮=F1-F2) 。
= 5 \* GB3 ⑤計算出物體排開液體的體積(V2-V1),再通過G水=ρ(V2-V1)g 計算出物體排開液體的重力。
= 6 \* GB3 ⑥比較浸在液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體重力之間的關系。(物體所受浮力等于物體排開液體所受重力)
【實驗數(shù)據(jù)】:
【實驗結論】:液體受到的浮力大小等于物體排開液體所受重力的大小
【考點方向】:
1、為了驗證阿基米德原理,實驗需要比較的物理量是: 。
1、彈簧測力計使用之前要上下拉動幾下目的是: 。
2、實驗中溢水杯倒水必須有水溢出后才能做實驗,否則會出現(xiàn)什么結果:
答: 。
3、實驗前先稱量小桶和最后稱量小桶有何差異: 。
4、實驗結論: 。
5、實驗時進行了多次實驗并記錄相關測量數(shù)據(jù)目的是: 。
6、實驗中是否可以將金屬塊替換為小木塊,為什么?
答: 。
7、如果用塑料方塊來驗證阿基米德原理,實驗需要改進的地方是: 。
8、實驗過程中,難免有誤差存在,請說出一些容易導致誤差的原因: 。
【創(chuàng)新母題】:某實驗小組利用彈簧測力計、小石塊、溢水杯等器材,按照圖所示的步驟,來驗證阿基米德原理。
(1)先用彈簧測力計分別測出空桶和石塊的重力,其中石塊的重力大小為 N。
(2)把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,石塊受到的浮力大小為 N.石塊排開的水所受的重力可由 (填字母代號)兩個步驟測出。
(3)由以上步驟可直接得出結論:浸在水中的物體所受浮力的大小等于 。
(4)另一實驗小組同學認為上述實驗有不足之處,其不足是: 。
(5)為了改善上述不足之處,下列繼續(xù)進行的操作中不合理的是 。
A.用原來的方案和器材多次測量取平均值
B.用原來的方案將水換成酒精進行實驗
C.用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗
(6)另一實驗小組在步驟C的操作中,只將石塊的一部分浸在水中,其他步驟操作正確,則 (選填“能”或“不能”)得到與(3)相同的結論。
(7)將小石塊換成泡沫塊,發(fā)現(xiàn)泡沫塊會漂浮在液面上,原因是: ;有同學認為這樣無法完成實驗,其理由: 。
練習1.(2019·福建)如圖,“驗證阿基米德原理”的實驗步驟如下:
①用彈簧測力計測出物體所受的重力G(圖甲);
②將物體浸沒在水面恰好與溢口相平的溢水杯屮,用空的小桶接從溢水杯里被物體排開的水,讀出這時 測力計的示數(shù)F(圖乙);
③測出接水后小桶與水所受的總重力G1(圖丙);
④將小桶中的水倒出,測岀小桶所受的重力G2(圖丁);
⑤分別計算出物體受到的浮力和排開的水所受的重力,并比較它們的大小是否相同"。
甲 乙 丙 丁
回答下列問題:
(1)物體浸沒在水中,受到水的浮力F浮=____________,被排開的水所受的重力G排_________。(用上述測得量的符號表示)
(2)指出本實驗產(chǎn)生誤差的原因(寫出兩點):
(a)_____________________________________________________;
(b)。
(3)物體沒有完全浸沒在水中,______(選填“能”或“不能“)用實驗驗證阿基米德原理。
練習2.(2019·東營)如圖所示,物理興趣小組用金屬塊研究浮力的實驗。
(1)金屬塊浸沒在水中時,受到的浮力是_ __N。
(2)比較_ __(填字母代號)三圖可得出結論:金屬塊受到的浮力大小與其排開液體的體積有關。
(3)比較__ _(填字母代號)三圖可得出結論:金屬塊受到的浮力大小與其浸沒在液體中的深度無關。
(4)金屬塊的密度為_ __kg/m3。
(5)在實驗中,排除測量誤差因素的影響,興趣小組發(fā)現(xiàn)金屬塊排開水的重力明顯小于所受的浮力,請指出實驗操作中可能造成這種結果的原因: ___。
(6)糾正了錯誤,繼續(xù)實驗,興趣小組得出結論:物體所受浮力的大小等于它排開液體所受的重力。有同學對此結論提出質(zhì)疑,他認為僅采用浸沒的金屬塊做實驗不具備普遍性,使用漂浮的蠟塊做實驗未必遵循以上結論。針對這個質(zhì)疑,實驗室提供了如下器材:彈簧測力計、蠟塊、細線、量筒、燒杯、小木塊、小桶、輕質(zhì)塑料袋(質(zhì)量可忽略)、適量的水。請你根據(jù)需要選擇器材并設計實驗,研究使用漂浮的蠟塊做實驗是否遵循興趣小組所得出的結論。
實驗器材:_ __;
實驗步驟:__ _;
分析與論證:_ __。
練習3.(2018?淄博)小明利用彈簧測力計、燒杯、小桶、石塊、細線等器材探究浮力大小與排開液體的重力的關系。
(1)部分實驗操作步驟如圖所示,遺漏的主要步驟是 ,若將遺漏的步驟標注為D,最合理的實驗步驟順序是 (用實驗步驟對應的字母表示)。
(2)小明進行實驗并把數(shù)據(jù)記錄在下表中。從表中數(shù)據(jù)可知石塊受到的浮力是 N,排開液體的重力是 N.小明根據(jù)它們的大小關系歸納出了實驗結論并準備結束實驗,同組的小麗認為實驗還沒有結束,理由是 ,接下來的實驗操作應該是 。
(3)實驗結束后,小明還想進一步探究浮力大小是否與物體的密度有關,可取 相同的鐵塊和鋁塊,使其浸沒在同種液體中,比較浮力的大小。
練習4:為了驗證“阿基米德原理”,小明所在的興趣小組設計了如圖甲所示的實驗裝置:其中A、B為兩個規(guī)格相同的彈簧測力計,C為正方體金屬塊,D為薄塑料袋(質(zhì)量不計),E是用廢棄的大號飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入紅色的水,F(xiàn)是可升降平臺,G為鐵架臺.
(1)實驗中,小明逐漸調(diào)高平臺F,使金屬塊浸入液體中的體積越來越大,觀察到彈簧測力計A的示數(shù)_ ,彈簧測力計B的示數(shù)__ _(選填“變大”、“變小”或“不變”.彈簧測力計A示數(shù)的變化量△FA _彈簧測力計B示數(shù)的變化量△FB(選填 “大于”、“等于”或“小于”).
(2)實驗后,做出彈簧測力計A的拉力F與金屬塊下表面所在處液體的深度h的關系如圖乙所示.從圖象可知,當金屬塊下表面所在處液體的深度為10cm時,其受到的浮力是___N,該金屬塊的密度為____ ___g/cm3.
(3)該實驗裝置的優(yōu)點是 _ ____.(請寫出一條
練習5.(2018?沂水)同學們在學習“阿基米德原理”這節(jié)課上,仔細觀察了老師做的如圖甲所示的演示實驗。課后復習時,物理興趣小組的同學們,提出了一個新的實驗方案,并動手制作出了如圖乙所示實驗裝置,其中A、B為兩個規(guī)格相同的彈簧測力計,C為重物,D為薄塑料袋(質(zhì)量不計),E是自制的溢水杯,F(xiàn)是升降平臺(搖動手柄,可使平臺高度緩慢上升、下降),G為鐵架臺。
(1)實驗中,同學們逐漸調(diào)高平臺F,使重物浸入水中的體積越來越大,觀察到彈簧測力計A的示數(shù) ,彈簧測力計B的示數(shù) (選填“變大”“變小”或“不變”)。
(2)比較彈簧測力計A的示數(shù)變化量FA′和彈簧測力計B的示數(shù)變化是FB′,它們的大小關系是FA′ FB′(選填“>”“<”或“=”),說明物體所受的浮力等于 。
(3)對比圖甲和圖乙兩組實驗,新的實驗與原實驗比較有哪些優(yōu)點或缺點?請寫出任意一條優(yōu)點: ;
缺點: 。
練習6.(2018?衡陽)為了直觀驗證阿基米德原理,實驗裝置如圖所示,把彈簧測力計上端固定在鐵架臺上,用粗鐵絲做一個框,掛在彈簧測力計掛鉤上。在粗鐵絲框上端懸吊一個金屬塊,下端放一小杯。在金屬塊的正下方,有一個溢水杯,溢水杯放置在鐵架臺的支架上,溢水杯跟金屬塊、粗鐵絲都不接觸。
(1)平穩(wěn)緩慢地抬高溢水杯支架,使金屬塊完全浸沒入水中(如圖甲→乙→丙),在此過程中。彈簧測力計示數(shù):F甲 F乙(選填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)再平穩(wěn)緩慢地降低溢水杯支架,使金屬塊完全離開水面(如圖丁)。可以計算出圖丙中金屬塊所受到的浮力約為 N,此時浮力的測量數(shù)值比真實數(shù)值將 (選填“偏大”或“偏小”)。
【考點方向】:
1、為了驗證阿基米德原理,實驗需要比較的物理量是:浮力和物體排開液體的重力。
1、彈簧測力計使用之前要上下拉動幾下目的是:檢查彈簧測力計是否存在卡阻現(xiàn)象。
2、實驗中溢水杯倒水必須有水溢出后才能做實驗,否則會出現(xiàn)什么結果:
答:會出現(xiàn)浮力大于物體排開水的重力。
3、實驗前先稱量小桶和最后稱量小桶有何差異:最后稱量小桶會因水未倒干凈而產(chǎn)生誤差。
4、實驗結論:物體受到的浮力等于物體排開液體的重力。
5、實驗時進行了多次實驗并記錄相關測量數(shù)據(jù)目的是:避免實驗偶然性、使結論更具普遍性。
6、實驗中是否可以將金屬塊替換為小木塊,為什么?
答:不可以,因為小木塊浸入水中后會吸附部分水,影響溢出水的體積。
7、如果用塑料方塊來驗證阿基米德原理,實驗需要改進的地方是:去除彈簧測力計懸掛,直接將物塊輕輕放入水中即可。
8、實驗過程中,難免有誤差存在,請說出一些容易導致誤差的原因:小桶中的水未倒凈,排開的水未全部流入小桶等。
【創(chuàng)新母題】:某實驗小組利用彈簧測力計、小石塊、溢水杯等器材,按照圖所示的步驟,來驗證阿基米德原理。
(1)先用彈簧測力計分別測出空桶和石塊的重力,其中石塊的重力大小為 N。
(2)把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,石塊受到的浮力大小為 N.石塊排開的水所受的重力可由 (填字母代號)兩個步驟測出。
(3)由以上步驟可直接得出結論:浸在水中的物體所受浮力的大小等于 。
(4)另一實驗小組同學認為上述實驗有不足之處,其不足是: 。
(5)為了改善上述不足之處,下列繼續(xù)進行的操作中不合理的是 。
A.用原來的方案和器材多次測量取平均值
B.用原來的方案將水換成酒精進行實驗
C.用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗
(6)另一實驗小組在步驟C的操作中,只將石塊的一部分浸在水中,其他步驟操作正確,則 (選填“能”或“不能”)得到與(3)相同的結論。
(7)將小石塊換成泡沫塊,發(fā)現(xiàn)泡沫塊會漂浮在液面上,原因是: ;有同學認為這樣無法完成實驗,其理由: 。
【答案】
(1)3.8;(2)1.4;AD;(3)排開液體的重力;(4)測量了一組數(shù)據(jù),具有偶然性,不能得出普遍規(guī)律;(5)A;(6)能;(7)泡沫密度小于液體的密度;泡沫塊比較輕,會漂浮于水面,排開液體的量較少,測量誤差相對較大。
【解析】
(1)由圖B可知,彈簧測力計的示數(shù)為3.8N,即物體對彈簧測力計的拉力為3.8N,
因為物體間力的作用是相互的,彈簧測力計對物體的拉力也為3.8N;
因為物體處于平衡狀態(tài),受拉力和重力是一對平衡力,大小相等,故物體的重力是3.8N;
(2)由稱重法:知:F浮=G﹣F示=3.8N﹣2.4N=1.4N;
液體與桶的總重力與桶的重力之差是物體排開液體的重力,由圖中AD兩個步驟測出;
(3)根據(jù)(2)知F浮=1.4N;排開液體的重力:G排=F桶和水﹣F桶=2.6N﹣1.2N=1.4N,故可以得出浸在水中的物體所受浮力的大小等于排開液體的重力,即F浮=G排;
(4)為了避免實驗偶然性,得出普遍規(guī)律需要更換不同的液體,同時測量多組數(shù)據(jù)來進行探究使結論更具普遍性。
(5)本實驗是“探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系”屬于探究性實驗,多次測量找普遍規(guī)律。
A.測量型實驗多次測量取平均值減小誤差,此實驗為探究型,不能求平均值,故A不合理;
B.用原來的方案將水換成酒精進行多次實驗,找出普遍規(guī)律,故B合理;
C.用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗,找出普遍規(guī)律,故C合理;
(6)根據(jù)阿基米德原理,不管物體是否浸沒,其所受的浮力均等于它排開液體所受的重力。
(7)泡沫密度小于液體的密度,所以根據(jù)沉浮條件,泡沫會漂浮于液面;泡沫塊比較輕,會漂浮于水面,排開液體的量較少,測量誤差相對較大,影響實驗的成功。
練習1.(2019·福建)如圖,“驗證阿基米德原理”的實驗步驟如下:
①用彈簧測力計測出物體所受的重力G(圖甲);
②將物體浸沒在水面恰好與溢口相平的溢水杯屮,用空的小桶接從溢水杯里被物體排開的水,讀出這時 測力計的示數(shù)F(圖乙);
③測出接水后小桶與水所受的總重力G1(圖丙);
④將小桶中的水倒出,測岀小桶所受的重力G2(圖丁);
⑤分別計算出物體受到的浮力和排開的水所受的重力,并比較它們的大小是否相同"。
甲 乙 丙 丁
回答下列問題:
(1)物體浸沒在水中,受到水的浮力F浮=____________,被排開的水所受的重力G排_________。(用上述測得量的符號表示)
(2)指出本實驗產(chǎn)生誤差的原因(寫出兩點):
(a)_____________________________________________________;
(b)。
(3)物體沒有完全浸沒在水中,______(選填“能”或“不能“)用實驗驗證阿基米德原理。
【答案】
(1) G-F; G1-G2;
(2) (a)測力計的精度不夠,測量時測力計未保持靜止等;
(b)小桶中的水未倒凈;排開的水未全部流入小桶等;
(3)能;
【解析】
(1)用彈簧測力計測量物體的重力,當物體浸沒水中時,發(fā)現(xiàn)測力計的讀數(shù)會變小,這是由于物體在水中受到浮力,兩次讀數(shù)之差就是物體所受的浮力,即F浮=G-F。當物體浸沒時,收集從溢水杯排出的水,用彈簧測力計測出水和小桶的總重力,再把水倒凈測量空小桶的重力,可得G排=G1-G2。
(2)本實驗產(chǎn)生誤差的原因除了答案中的兩點,實際上還有可能是彈簧測力計的指針不穩(wěn)造成讀數(shù)誤差等。
(3)浸入液體中的物體所受浮力的大小等于物體排開的液體所受重力的大小,故物體沒有浸沒,也能用實驗驗證阿基米德原理。
練習2.(2019·東營)如圖所示,物理興趣小組用金屬塊研究浮力的實驗。
(1)金屬塊浸沒在水中時,受到的浮力是_ __N。
(2)比較_ __(填字母代號)三圖可得出結論:金屬塊受到的浮力大小與其排開液體的體積有關。
(3)比較__ _(填字母代號)三圖可得出結論:金屬塊受到的浮力大小與其浸沒在液體中的深度無關。
(4)金屬塊的密度為_ __kg/m3。
(5)在實驗中,排除測量誤差因素的影響,興趣小組發(fā)現(xiàn)金屬塊排開水的重力明顯小于所受的浮力,請指出實驗操作中可能造成這種結果的原因: ___。
(6)糾正了錯誤,繼續(xù)實驗,興趣小組得出結論:物體所受浮力的大小等于它排開液體所受的重力。有同學對此結論提出質(zhì)疑,他認為僅采用浸沒的金屬塊做實驗不具備普遍性,使用漂浮的蠟塊做實驗未必遵循以上結論。針對這個質(zhì)疑,實驗室提供了如下器材:彈簧測力計、蠟塊、細線、量筒、燒杯、小木塊、小桶、輕質(zhì)塑料袋(質(zhì)量可忽略)、適量的水。請你根據(jù)需要選擇器材并設計實驗,研究使用漂浮的蠟塊做實驗是否遵循興趣小組所得出的結論。
實驗器材:_ __;
實驗步驟:__ _;
分析與論證:_ __。
【答案】
(1)1;(2)ABC(ABD);(3)ACD;(4)2.7×103;(5)溢水杯沒有裝滿水;
(6)實驗器材:小木塊、彈簧測力計、蠟塊、細線、小桶、水;
實驗步驟:
①用測力計測量出空小桶的重力G桶;
②將木塊墊在燒杯下一側(cè)作為溢水杯用,將燒杯內(nèi)裝滿水,
③將蠟用細線拴好,用測力計測量出蠟塊的重力G,
④將蠟塊取下輕輕放入燒杯內(nèi)的水中,用小桶接排開的水,
用測力計測量出空小桶的和水的總重力G桶總;
分析與論證:
根據(jù)漂浮的特點,蠟塊的重力G即其受到的浮力,
G桶總?G桶即為排開水的重力,
比較G與G桶總?G桶的大小,若相等,則得出使用漂浮的蠟塊做實驗遵循以上結論;否則不遵循以上結論。
【解析】
(1)由圖A. C(或D),金屬塊浸沒在水中時受到的浮力:
F浮=G?F示=2.7N?1.7N=1N;
(2)研究金屬塊受到的浮力大小與其排開液體的體積有關,要控制排開液體的密度相同,
B.C兩圖中物體浸入的是同種液體,液體的密度是一定的,C圖中物體排開水的體積比較大;
C圖中物體受到的浮力等于:2.7N?1.7N=1N,B圖中物體受到的浮力等于:2.7N?2.2N=0.5N。
由此得出:在液體的密度一定時,物體排開液體的體積變大時,物體受到的浮力就會變大,由此說明金屬塊受到的浮力大小與其排開液體的體積有關;
(3)研究金屬塊受到的浮力大小與其浸沒在液體中的深度的關系,要控制排開液體的密度和體積相同,故
比較ACD三圖可得出結論:金屬塊受到的浮力大小(大小相同)與其浸沒在液體中的深度無關;
(4)金屬塊浸沒在水中時受到的浮力:
F浮=1N;根據(jù)阿基米德原理,F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=1N;
故金屬塊的密度:
ρ=G/g/(F浮/ρ水g)=G/F浮×ρ水=2.7N/1N×1.0×103kg/m3=2.7×103kg/m3
(5)在實驗中,排除測量誤差因素的影響,興趣小組發(fā)現(xiàn)金屬塊排開水的重力明顯小于所受的浮力,可能造成這種結果的原因:溢水杯沒有裝滿水,造成溢出水的體積小于排開水的體積:
(6)實驗器材:小木塊、彈簧測力計、蠟塊、細線、小桶、水;
實驗步驟:
①用測力計測量出空小桶的重力G桶;
②將木塊墊在燒杯下一側(cè)作為溢水杯用,將燒杯內(nèi)裝滿水,
③將蠟塊用細線拴好,用測力計測量出蠟塊的重力G,
④將蠟塊取下輕輕放入燒杯內(nèi)的水中,用小桶接排開的水,
用測力計測量出空小桶的和水的總重力G桶總;
分析與論證:
根據(jù)漂浮的特點,蠟塊的重力G即其受到的浮力,
G桶總?G桶即為排開水的重力,
比較G與G桶總?G桶的大小,若相等,則得出使用漂浮的蠟塊做實驗遵循以上結論;否則不遵循以上結論。
練習3.(2018?淄博)小明利用彈簧測力計、燒杯、小桶、石塊、細線等器材探究浮力大小與排開液體的重力的關系。
(1)部分實驗操作步驟如圖所示,遺漏的主要步驟是 ,若將遺漏的步驟標注為D,最合理的實驗步驟順序是 (用實驗步驟對應的字母表示)。
(2)小明進行實驗并把數(shù)據(jù)記錄在下表中。從表中數(shù)據(jù)可知石塊受到的浮力是 N,排開液體的重力是 N.小明根據(jù)它們的大小關系歸納出了實驗結論并準備結束實驗,同組的小麗認為實驗還沒有結束,理由是 ,接下來的實驗操作應該是 。
(3)實驗結束后,小明還想進一步探究浮力大小是否與物體的密度有關,可取 相同的鐵塊和鋁塊,使其浸沒在同種液體中,比較浮力的大小。
【答案】
(1)測量空桶的重力;D、B、A、C;
(2)0.2;0.2;通過一組數(shù)據(jù)得出的結論會具有片面性或偶然性;換用不同液體重新實驗;
(3)體積。
【解析】
(1)探究浮力大小與排開液體的重力的關系,需要測出物體排開水的重力,需要先測出空桶的重力,由圖示實驗可知,實驗遺漏的步驟是:測量空桶的重力;
實驗時,先測出空桶的重力,然后測出物體的重力,再將物體浸在溢水杯中,讀出彈簧測力計的示數(shù),根據(jù)F浮=G﹣F示得出物體受到的浮力,最后測出小桶和水的總重力,從而測出物體排開水的重力,因此合理的實驗步驟是:D、B、A、C;
(2)由實驗步驟AB可知,物體浸在液體中時受到的浮力:F浮=FB﹣FA=1.8N﹣1.6N=0.2N;
由實驗步驟CD可知,物體排開液體的重力:G排=FC﹣FD=0.5N﹣0.3N=0.2N;
由于只測了一組實驗數(shù)據(jù),這樣得出的結論會具有片面性或偶然性,所以為了尋找普遍規(guī)律,做完一次實驗后,需要換用不同液體重新實驗;
(3)想進一步探究浮力大小是否與物體的密度有關,需要選用體積相同、密度不同的物體,使其浸沒在同種液體中(保證了液體密度相同、排開液體的體積相同),比較浮力的大小。
練習4:為了驗證“阿基米德原理”,小明所在的興趣小組設計了如圖甲所示的實驗裝置:其中A、B為兩個規(guī)格相同的彈簧測力計,C為正方體金屬塊,D為薄塑料袋(質(zhì)量不計),E是用廢棄的大號飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入紅色的水,F(xiàn)是可升降平臺,G為鐵架臺.
(1)實驗中,小明逐漸調(diào)高平臺F,使金屬塊浸入液體中的體積越來越大,觀察到彈簧測力計A的示數(shù)_ ,彈簧測力計B的示數(shù)__ _(選填“變大”、“變小”或“不變”.彈簧測力計A示數(shù)的變化量△FA _彈簧測力計B示數(shù)的變化量△FB(選填 “大于”、“等于”或“小于”).
(2)實驗后,做出彈簧測力計A的拉力F與金屬塊下表面所在處液體的深度h的關系如圖乙所示.從圖象可知,當金屬塊下表面所在處液體的深度為10cm時,其受到的浮力是___N,該金屬塊的密度為____ ___g/cm3.
(3)該實驗裝置的優(yōu)點是 _ ____.(請寫出一條
【答案】
(1)變小;變大;等于;
(2)2.0;2.5;
(3)便于直接比較A、B兩個彈簧測力計示數(shù)的變化量,得出結論。
【解析】
(1)通過阿基米德原理可以知道,物體浸入水中受到向上的浮力,浮力的大小等于排開水的重力;
(2)物體浸在液體中受到的浮力等于物體的重力與彈簧測力計的拉力之差,由圖象求出物體的重力與彈簧測力計的拉力,然后求出物體受到的浮力.根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)求出塑料塊的重力,然后求出其質(zhì)量;物體完全進入液體時排開液體的體積等于物體的體積,由表中數(shù)據(jù)求出塑料塊的體積,最后由密度公式求出塑料塊的密度;
(3)結合此實驗裝置,比較課本實驗裝置分析得出各自的優(yōu)缺點。
練習5.(2018?沂水)同學們在學習“阿基米德原理”這節(jié)課上,仔細觀察了老師做的如圖甲所示的演示實驗。課后復習時,物理興趣小組的同學們,提出了一個新的實驗方案,并動手制作出了如圖乙所示實驗裝置,其中A、B為兩個規(guī)格相同的彈簧測力計,C為重物,D為薄塑料袋(質(zhì)量不計),E是自制的溢水杯,F(xiàn)是升降平臺(搖動手柄,可使平臺高度緩慢上升、下降),G為鐵架臺。
(1)實驗中,同學們逐漸調(diào)高平臺F,使重物浸入水中的體積越來越大,觀察到彈簧測力計A的示數(shù) ,彈簧測力計B的示數(shù) (選填“變大”“變小”或“不變”)。
(2)比較彈簧測力計A的示數(shù)變化量FA′和彈簧測力計B的示數(shù)變化是FB′,它們的大小關系是FA′ FB′(選填“>”“<”或“=”),說明物體所受的浮力等于 。
(3)對比圖甲和圖乙兩組實驗,新的實驗與原實驗比較有哪些優(yōu)點或缺點?請寫出任意一條 優(yōu)點: ;
缺點: 。
【答案】
(1)變?。蛔兇?;
(2)=;物體排開液體的重力;
(3)優(yōu)點:物體所受浮力大小和物體排開液體的重力大小關系對比明顯,容易得出結論;缺點:升降臺上升時,塑料袋下降,操作難度大。
【解析】
(l)(2)逐漸調(diào)高平臺,重物浸入水中的體積越來越大時,排開液體的體積變大,
根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力變大,
因為F浮=G﹣F′
所以彈簧測力計A的示數(shù)F′=G﹣F浮變小;
又因為重物浸入水中的體積越來越大時,溢出水的體積變大、溢出水的質(zhì)量變大、溢出水受到的重力變大,
所以彈簧測力計B的示數(shù)變大;
根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小和排開液體的重力相等,
所以彈簧測力計A示數(shù)的變化量△FA和彈簧測力計B的示數(shù)變化量△FB相等。
(3)優(yōu)點:
①物體所受浮力大小和物體排開液體的重力大小關系對比明顯,容易得出結論;
②調(diào)節(jié)平臺F的高度,可觀察到物體受到的浮力隨排開液體的體積的增大而增大;
③鐵架臺固定,彈簧測力計示數(shù)更穩(wěn)定,便于觀察,便于講解;
缺點:
①升降臺上升時,塑料袋下降,操作難度大;
②整合度高,理解起來難度大。
練習6.(2018?衡陽)為了直觀驗證阿基米德原理,實驗裝置如圖所示,把彈簧測力計上端固定在鐵架臺上,用粗鐵絲做一個框,掛在彈簧測力計掛鉤上。在粗鐵絲框上端懸吊一個金屬塊,下端放一小杯。在金屬塊的正下方,有一個溢水杯,溢水杯放置在鐵架臺的支架上,溢水杯跟金屬塊、粗鐵絲都不接觸。
(1)平穩(wěn)緩慢地抬高溢水杯支架,使金屬塊完全浸沒入水中(如圖甲→乙→丙),在此過程中。彈簧測力計示數(shù):F甲 F乙(選填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)再平穩(wěn)緩慢地降低溢水杯支架,使金屬塊完全離開水面(如圖?。?梢杂嬎愠鰣D丙中金屬塊所受到的浮力約為 N,此時浮力的測量數(shù)值比真實數(shù)值將 (選填“偏大”或“偏小”)。
【答案】
(1)等于;(2)1.2;偏大。
【解析】
(1)平穩(wěn)緩慢地抬高溢水杯支架,使金屬塊完全浸沒入水中(如圖甲→乙),由阿基米德原理可知,在此過程中甲受到的浮力等于排開液體所受的重力,故F甲 =F乙;
(2)由圖丙、丁可知,彈簧測力計的分度值,0.2N,圖丁G=4.4N,圖丙F示=3.2N,
圖丙中金屬塊所受到的浮力約為:
F浮=G﹣F示=4.4N﹣3.2N=1.2N;
金屬塊完全離開水面時要帶一些小水滴,使重力G測的數(shù)值偏大,根據(jù)F浮=G﹣F示可知,此時浮力的測量數(shù)值比真實數(shù)值將偏大。
次數(shù)
物重
G(N)
拉力
F拉(N)
F?。?br>G-F拉(N)
杯重
G杯(N)
杯+水重
G杯+水(N)
排開水重
G排=G杯+水-G杯(N)
比較F浮和 G排
1
2
3
實驗步驟
A
B
C
D
彈簧測力計示數(shù)/N
1.6
1.8
0.5
0.3
實驗步驟
A
B
C
D
彈簧測力計示數(shù)/N
1.6
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