《中考物理总复习》专题13 中考浮力实验问题（解析版）.doc

专题13 浮力实验问题1.考查方式（1）已知实验现象,寻找实验原因。（2）已知实验表格或图象,寻找物理规律。（3）已知实验数据,算出需要的物理量。2.必记需要牢记的知识（1）认真分析实验现象或实验数据,找出原因和结果两个因素。（2）判断原因和结果是相同还是不同,如果不同,其不同点是什么。（3）关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,寻求数据之间的相互关系的特征。（4）用自己的语言力求客观、准确和简洁地对探究结果进行表述。3.解答相关实验类问题的答题规则（1）如果实验过程中用到了控制变量法,要写明这个探究结论的前提条件。（2）若归纳定性结论,应“由表及里,由具体到抽象,由特殊到一般,由个性到共性”进行抽象概括得出结论。（3）若是归纳定量结论,应注意从“和、差、积(反比)、商(正比)、平方”等方向寻找规律。【例题1】（2020苏州）小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。（1）小明列举了三个常识，分别做出了三个猜想，其中符合常识1的是猜想 （填序号）。常识猜想常识1：木头漂在水面，铁钉沉在水底常识2：轮船从长江驶入大海，船身会上浮一些常识3：人从泳池浅水区走向深水区，感觉身体变轻猜想1：与浸入液体的深度有关猜想2：与液体的密度有关猜想3：与物体的密度有关（2）为了验证上述猜想是否正确，小明依次做了如下实验：根据A、B、C的结果，可得猜想1是 （正确/错误）的；根据A、C、D的结果，可得猜想1是 （正确/错误）的。深入分析上述现象，可得：浮力大小与 有关，与浸入液体的深度 ；接下来根据A、D和E （能/不能）对猜想2进行验证；为验证猜想3，小明在老师的指导下，将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度。接着他仿照步骤D进行实验，发现此时测力计示数小于1.8N，便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是 。【答案】（1）3；（2）正确；错误；排开液体的体积；无关；能；没有测量出此时瓶子（含有沙子的）重力。【解析】（1）木头漂在水面，是因为木头的密度小于水的密度；铁钉沉在水底，是因为铁的密度大于水的密度，其中符合常识1的是与物体的密度有关，即符合常识1的是猜想3；（2）B、C实验中（物体在水中的深度不同），测力计示数不同，由称重法，两实验中受到的浮力不同，根据A、B、C的结果，可得猜想1是正确的；而C、D实验中，浸入液体的深度不同，两实验中，测力计示数相同，由称重法，两实验中受到的浮力相同，根据A、C、D的结果，可得猜想1是错误的；B、C实验中排开液体的体积不同，而C、D实验中排开液体的体积相同，深入分析上述现象，可得：浮力大小与排开液体的体积有关，与浸入液体的深度无关；研究浮力与液体的密度有关，要控制排开液体的体积相同，只改变排开液体的密度，故接下来根据A、D和E能对猜想2进行验证；根据称重法测浮力，F浮GF，将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度，则此时瓶子（含有沙子的）重力小于2.8N，为验证猜想3，即浮力与与物体的密度有关，应测量出此时瓶子（含有沙子的）重力中，故小明在该实验环节中存在的问题是没有测量出此时瓶子（含有沙子的）重力。【对点练习】同学们在认识和研究浮力时，进行了如下的探究（1）小华将乒乓球按入水中，松手后，发现乒乓球竖直上浮，这说明了什么_（2）小帅利用水、弹簧测力计和带有标记线的长方体物块等器材，进行了如图所示的实验ABF=6.6N水ABF1=5.8N水ABF2=4.6N水ABF3=3.6N你认为他在研究浮力大小与什么因素的关系？并写出你这样认为的理由_（3）小勇也用水做了上面的实验，还换用酒精和盐水做了下图的实验则小勇的实验较小帅的实验有哪些优点？（写出两点）ABF9=3.0NABF8=4.2NABF7=5.6NABF6=4.2NABF5=5.0NABF4=6.0N液体为酒精液体为盐水第一点：_；第二点：_。【答案】（1）浸在水中的乒乓球受到竖直向上的浮力，且浮力大于重力（2）在研究浮力大小与物体排开液体体积的关系 理由：由图知，V排1V排2V排3；弹簧测力计的示数越小，浮力越大，得F浮1F浮2F浮3，可知液不变时，V排越大，浮力越大所以我认为他在研究浮力大小与物体排开液体体积的关系（3）小勇的实验不仅能探究出浮力大小与排开液体体积的关系，还能探究出浮力大小与液体密度的关系；小勇的实验使用了多种液体，可使实验结论更具有普遍性。【解析】对浮力问题，课标要求达到认识水平。在探究基础上来认识。（1）判断物体的沉浮，需要知道其受力情况。浮力大于重力则上浮。（2）浮力大小与什么因素有关系，通过实验可以直接观察，本题需要考虑与物体自身有关的物理量。比如质量、密度、体积等。（3）选择实验器材做实验，若体现实验的普遍性，则实验具有说服力。【对点练习】在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时，请你根据图所示实验操作，从中选出一些图，针对某一个因素进行研究，并通过分析弹簧测力计的示数，说明你的探究结果（1）探究的因素是： 选用的图是： （填图中的序号）（2）小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”，他找来薄铁片，烧杯和水进行实验，实验步骤如下：步骤一：将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底；步骤二：将铁片弯成“碗状”再放入水中，它漂浮在水面上通过分析可知，第一次铁片受到的浮力第二次铁片受到的浮力（选填“大于”、“等于”或“小于”）；小明得出：物体受到的浮力与其形状有关，小明得出错误结论的原因是：他只关注了铁片的改变，忽视了 对浮力大小的影响【答案】（1）浮力大小与物体排开液体的体积的关系；或；（2）小于；形状；排开水的体积【解析】（1）要探究浮力大小与多个变量的关系，运用控制变量法分析解答结合题意，首先要做出自己的猜想，再根据猜想运用控制变量法判断出探究的因素；根据猜想选择可用于探究的实验步骤，即可得出需要选用的图运用控制变量法得出浮力大小与变量之间的关系（2）利用浮沉条件，步骤一铁片下沉说明F浮1G，步骤二铁片漂浮说明F浮2=G，所以F浮1F浮2；步骤二把“碗状”铁片浮在水面上，没有全浸入，这样虽然改变了形状，但没有控制排开液体的体积不变，所以得出结论是不正确的A.测物体所受的浮力要利用称重法，即F浮=GF拉，故每次必须要选图才行；若要探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系，应控制液体的密度相同，而物体排开液体的体积不同，故应选用图或；若要探究浮力大小与液体密度的关系，应控制物体排开液体的体积相同，而液体的密度不同，故应选用图B.第一次铁片下沉，说明F浮1G，第二次铁片漂浮，说明F浮2=G，所以F浮1F浮2；本探究实验把铁片弯成“碗状”，改变了形状，虽然都是水，但两次排开液体的体积不同，所以得出结论是不正确的，即：他只关注了铁片形状的改变，忽视了排开水的体积对浮力大小的影响1.（2020通辽模拟）某学习小组想测量一块形状不规则的小矿石的密度，他们手边只有以下器材：天平一台，但没有砝码两个质量相近的烧杯量筒（其内径略小于矿石块的尺寸，无法将石块直接放入其中）细线、滴管和足量的水（已知水的密度为水），该小组利用上述器材设计了如下实验方案，请你帮助他们完善方案实验方案（主要实验步骤）：（1）将两个烧杯分别放入天平的两个托盘上，各注入适量的水（保证后面的操作中水均不会从烧杯溢出），使天平平衡如果在后面的步骤中要将矿石块放到左盘上的烧杯内，则对左盘烧杯的注水量还应有何要求： （2）向量筒中加入适量的水，记下体积V1（3）手提细线吊住矿石块，将它浸没在左盘的烧杯中，且不与烧杯接触，用滴管将量筒中的水滴入盘的烧杯中，直到天平平衡（4）记下此时量筒中剩余水的体积V2矿石块所受浮力F浮= （5） ，再用滴管将量筒中的水滴入右盘的烧杯中，直到天平平衡（6）记下量筒中最后剩余水的体积V3（7）矿石块的密度= 【答案】（1）能够浸没石块；（3）右；（4）水（V1V2）g；（5）松开细线让矿石块沉入杯底；（7）【解析】（1）将两个烧杯分别放入天平的两个托盘上，各注入适量的水（水能够浸没石块），使天平平衡（2）向量筒中加入适量的水，记下体积V1（3）手提细线吊住矿石块，将它浸没在左盘的烧杯中，且不与烧杯接触，用滴管将量筒中的水滴入右盘的烧杯中，直到天平平衡（4）记下此时量筒中剩余水的体积V2由题意知，矿石排开水的体积V=V1V2，矿石放在水中，矿石漂浮在水面上，由阿基米德原理可知，矿石的重力G=F浮=G排=水gV排=水g（V1V2），由G=mg得，矿石的质量：m=水（V1V2），（5）松开细线让矿石块沉入杯底，再用滴管将量筒中的水滴入右盘的烧杯中，直到天平平衡（6）记下量筒中最后剩余水的体积V3矿石完全浸没在水中时排开水的体积等于矿石的体积，由题意可知，矿石完全浸没在水中时，矿石排开水的体积为：V排=V2V3，即矿石体积V=V2V3；矿石的密度=；2（2020山东德州模拟）在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，小明用弹簧测力计、圆柱体、两个装有适量水和盐水的同样的烧杯，对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究，实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如图所示请按要求回答下列问题：（1）比较图甲、乙可知：乙图中圆柱体受到的浮力的大小为N（2）比较图乙、丙，说明浮力的大小与 有关（3）通过图乙和戊的探究，不能得到浮力大小与液体密度是否有关，原因是（4）通过图中数据可知：圆柱体的密度是 kg/m3（取g=10N/kg）【答案】（1）0.6；（2）物体排开液体的体积；（3）没有控制排开液体的体积相同；（4）1.5×103【解析】（1）由图甲可知圆柱体的重力，由图乙可知弹簧测力计的示数，根据称重法求出圆柱体受到的浮力；（2）物体所受浮力的大小与排开液体的体积和液体密度有关，应用控制变量法分析图示实验，根据实验现象分析答题；（3）探究浮力与液体密度的关系，液体的密度不同，其它量相同；（4）图丁可知圆柱体浸没时弹簧测力计的示数，根据称重法求出圆柱体受到的浮力，根据阿基米德原理表示出排开水的体积即为圆柱体的体积，根据G=mg和=m/v求圆柱体的密度3.（2020河南模拟）实验探究小组的同学在学习了浮力知识后，准备利用所学知识测物质的密度。他们选用了以下器材：弹簧测力计、量筒、小木块、小石块、待测液体、水、小桶、细线、装水的烧杯。小刚要测石块的密度，他拟订了以下实验步骤，请你将所缺部分补充完整。a.将石块用细线拴住，吊在弹簧测力计下，读出弹簧测力计的示数G1。b.将吊在弹簧测力计下的石块浸没在烧杯中，读出弹簧测力计此时的示数G2。c.求出石块在水中受到的浮力，F浮=_。由阿基米德原理，可求出石块的体积V_。d.利用公式=m/v，可得石块的密度的表达式=_。小兰在小刚实验的基础上，增加了一步，测出了待测液体的密度。小兰增加的步骤是：_。待测液体密度的表达式是=_。小莉提出一个问题，怎样测密度比水小的物体的密度（如木块）？实验探究小组的同学经过讨论，提出了好几种方案，请你说出至少一种：_。【答案】c.G1-G2；d.；将吊在弹簧测力计下的石块浸没在烧杯的待测液体中，读出弹簧测力计此时的示数G3。待测液体密度的表达式是；用弹簧测力计测出木块的重力G1；在量杯中装入适量的水，记下水的体积V1；将木块放入水中，用钢笔尖将木块压入水中浸没，记下水面所对体积V2【解析】问题（1）：要求物体的密度，需要知道哪些物理量？答：物体的质量和体积。问题（2）：小刚用弹簧测力计测出物体的重力，怎样由重力求物体的质量？答：G=mg，由此可得：m=G/g。问题（3）：小刚为什么要把石块浸没在水中？答：石块浸没在水中时，石块排开水的体积和石块体积相等。根据F=V排g，可以通过浮力间接求出石块的体积。问题（4）：要通过浮力求出石块排开液体的体积，需要知道什么物理量？答：要知道液体的密度。问题（5）：密度比水小的物体放在水中静止时，受到的浮力和物体重力有何关系？排开水的体积等于物体体积吗？答：密度比水小的物体放在水中静止时，受到的浮力等于物体的重力。物体漂浮在水面上，一部分露出水面，排开水的体积小于物体体积。4（2020河北模拟）现有一形状不规则的木块，小明同学用图甲、乙、丙所示的方法测出了木块的密度，实验步骤如下：（1）向容器内倒入适量的水，水的体积记作V1（2）将木块轻轻放入容器中，液面上升至V2；（3）用细针将木块按压，使 ，液面上升至V3请根据实验数据计算出木块密度= 【答案】木块完全浸没。【解析】由图乙可知，木块处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，甲乙两次容器内液体的差值即排开液体的体积，根据密度公式和重力公式求出排开水的重力，根据阿基米德原理得出等式求出木块的质量，由甲丙可知木块浸没时排开水的体积即为木块的体积，根据密度公式求出木块的密度测量密度需要知道质量和体积，故需要知道木块体积，故需要补充：（3）用细针将木块按压，使木块完全浸没，液面上升至V3由图乙可知，木块处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，F浮=G=mg，由甲乙可知，木块排开水的体积：V排=V2V1，由=和G=mg可得，木块排开水的体积：G排=m排g=水V排g=水（V2V1）g，由阿基米德原理可得：F浮=G排，即mg=水（V2V1）g，则木块的质量：m=水（V2V1），因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由甲丙可知，木块的体积：V=V3V1，木块的密度：=5.（2020海南模拟）如图，甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。 图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力 （填“大”或“小”），说明浮力的大小与 有关 图丁中金属块受到的浮力人小等于 N 比较图  可知，浮力的大小与液体的密度有关。9.如图，用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验： 木块受到的浮力F浮= N。 木块排开的水所受的重力G排水= N。 比较数据可知：浮在水上的木块受到的浮力大小  （填“大于”、“等于”或“小于”）它排开的水所受的重力。【答案】大；物体排开液体的体积；0.3；丙、丁；1.2；1.2；等于。【解析】由图知，丙中物体排开水的体积更大，弹簧测力计的示数更小，说明受到的浮力更大，且浮力大小与物体排开液体的体积有关；由甲图知，物体的重力G=3.6N，由图丁知，弹簧测力计的示数为3.3N，可知物体受到的浮力为：F浮=GF=3.6N3.3N=0.3N；图丙丁，物体都是完全浸没，排开液体的体积相同，液体的密度不同，测力计的示数不同，即所受浮力不同，可知浮力的大小与液体的密度有关；由图甲知，木块的重力G=1.2N，因为木块漂浮，所以F浮=G=1.2N；空桶的重力为0.4N，桶和水的总重为1.6N，可知排开水的重力为G排=G总G桶=1.6N0.4N=1.2N；由数据可知，浮在水上木块受到的浮力大小等于它排开的水所受的重力。8.（2020四川广元模拟）在“测量物质的密度”实验中 （1）用调节好的天平测金属块质量，天平平衡时砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示，金属块质量m为 g。（2)用细线系住金属块放入装有20mL水的量筒内，水面如图乙，则金属块体积V为 cm3。(3)计算出金属块密度 g/cm3。（4)实验所用细线会对测量结果造成一定误差，导致测密度值 (选填“偏大”或“偏小”)。（5)在上面实验基础上，利用弹簧测力计和该金属块，只需增加一个操作步骤就能测出图丙烧杯中盐水的密度。增加的步骤是： 。盐水密度表达式盐水 (选用所测物理量符号表示)。【答案】（1）m=20g+5g+2g=27g；（2）V=30cm3-20cm3=10cm3；（3）金属块的密度为：2.7g/cm3；（4）偏小；（5）用细线系住金属块，将它完全浸没到盐水中，测得弹簧测力计的示数为F；根据阿基米德原理和浮力得到盐水密度的表达式为：【解析】（1）根据标尺上的分度值读出游码上的质量；金属块的质量等于砝码的总质量加上游码所对的刻度值；（2）金属块的体积等于量筒内后来的体积数减去原来的体积数；（3）利用密度公式计算金属块的密度；（4）所用的细线会导致测量的体积偏大；（5）利用弹簧测力计称出金属块在盐水中受到的浮力，利用阿基米德原理计算出盐水的密度。9.（2020山西模拟）探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究,回答下列问题:(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的_有关。(2)比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的_有关。(3)比较图C和_可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。(4)图E中物体受到浮力大小为_N。(5)比较图C和E可知,水对杯底部的压强_(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对杯底部的压强。【答案】(1)体积(2)密度(3)图D(4)0.8(5)大于【解析】(1)图B中物体排开液体的体积较小,浮力为4.0N-3.5N=0.5N;图C排开液体的体积较大,受到的浮力为4.0N-3.0N=1.0N;可知物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。(2) 图C中物体完全浸没在水中,受到浮力为4.0N-3.0N=1.0N;图E完全浸没在酒精中,受到的浮力为4.0N-3.2N=0.8N,可知物体受到的浮力大小与液体的密度有关。(3) 利用控制变量的方法分析,图C和图D中,物体都是完全浸没在水中,液体的密度相同,深度不同,但受到的浮力不变,可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。(4) 利用称重法求出图E中物体受到浮力大小为4.0N-3.2N=0.8N。(5)比较图C和图E可知,液体到容器底部的高度相同,水的密度大于酒精的密度,根据p=gh,可知水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。