实验12 验证阿基米德原理实验解析版Word格式文档下载.docx

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比较F浮和　G排

1

2

3

【实验结论】液体受到的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小

【考点方向】

1、为了验证阿基米德原理，实验需要比较的物理量是：

浮力和物体排开液体的重力。

1、弹簧测力计使用之前要上下拉动几下目的是：

检查弹簧测力计是否存在卡阻现象。

2、实验中溢水杯倒水必须有水溢出后才能做实验，否则会出现什么结果：

答：

会出现浮力大于物体排开水的重力。

3、实验前先称量小桶和最后称量小桶有何差异：

最后称量小桶会因水未倒干净而产生误差。

4、实验结论：

物体受到的浮力等于物体排开液体的重力。

5、实验时进行了多次实验并记录相关测量数据目的是：

避免实验偶然性、使结论更具普遍性。

6、实验中是否可以将金属块替换为小木块，为什么？

不可以，因为小木块浸入水中后会吸附部分水，影响溢出水的体积。

7、如果用塑料方块来验证阿基米德原理，实验需要改进的地方是：

去除弹簧测力计悬挂，直接将物块轻轻放入水中即可。

8、实验过程中，难免有误差存在，请说出一些容易导致误差的原因：

小桶中的水未倒净,排开的水未全部流入小桶等。

经典母题

某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图所示的步骤，来验证阿基米德原理。

（1）先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为　　N。

（2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为　　N．石块排开的水所受的重力可由　　（填字母代号）两个步骤测出。

（3）由以上步骤可直接得出结论：

浸在水中的物体所受浮力的大小等于　　。

（4）另一实验小组同学认为上述实验有不足之处，其不足是：

。

（5）为了改善上述不足之处，下列继续进行的操作中不合理的是　　。

A．用原来的方案和器材多次测量取平均值

B．用原来的方案将水换成酒精进行实验

C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验

（6）另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则　　（选填“能”或“不能”）得到与（3）相同的结论。

（7）将小石块换成泡沫块，发现泡沫块会漂浮在液面上，原因是：

；

有同学认为这样无法完成实验，其理由：

【答案】

（1）3.8；

（2）1.4；

AD；

（3）排开液体的重力；

（4）测量了一组数据，具有偶然性，不能得出普遍规律；

（5）A；

（6）能；

（7）泡沫密度小于液体的密度；

泡沫块比较轻，会漂浮于水面，排开液体的量较少，测量误差相对较大。

【解析】

（1）由图B可知，弹簧测力计的示数为3.8N，即物体对弹簧测力计的拉力为3.8N，

因为物体间力的作用是相互的，弹簧测力计对物体的拉力也为3.8N；

因为物体处于平衡状态，受拉力和重力是一对平衡力，大小相等，故物体的重力是3.8N；

（2）由称重法：

知：

F浮=G﹣F示=3.8N﹣2.4N=1.4N；

液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力，由图中AD两个步骤测出；

（3）根据

（2）知F浮=1.4N；

排开液体的重力：

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体所受浮力的大小等于排开液体的重力，即F浮=G排；

（4）为了避免实验偶然性，得出普遍规律需要更换不同的液体，同时测量多组数据来进行探究使结论更具普遍性。

（5）本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究性实验，多次测量找普遍规律。

A．测量型实验多次测量取平均值减小误差，此实验为探究型，不能求平均值，故A不合理；

B．用原来的方案将水换成酒精进行多次实验，找出普遍规律，故B合理；

C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验，找出普遍规律，故C合理；

（6）根据阿基米德原理，不管物体是否浸没，其所受的浮力均等于它排开液体所受的重力。

（7）泡沫密度小于液体的密度，所以根据沉浮条件，泡沫会漂浮于液面；

泡沫块比较轻，会漂浮于水面，排开液体的量较少，测量误差相对较大，影响实验的成功。

练习1：

（2020·

毕节）如图所示是探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验。

（1）把物体慢慢浸入水中直到全部没入的过程中，物体受到的浮力逐渐变_____（填“大”或“小”）；

（2）物体浸没在装满水的溢水杯后，水会流入空桶中，各步骤中弹簧测力计的示数已在图中标明，通过实验可得：

F浮＝G排＝_____N。

【答案】

（1）.大；

（2）1；

（1）[1]当物体慢慢浸入水中，排开的体积逐渐变大，由F浮＝ρ水gV排可知，物体受到的浮力逐渐变大。

（2）[2]若溢水杯装满水，则戊图与甲图测力计的读数差应该与物体实际所受浮力大小相等，即F浮＝G排＝1.5N﹣0.5N＝1N。

练习2：

绥化）小小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。

（1）实验的最佳顺序是；

A.甲乙丙丁B.丁甲乙丙C.乙甲丁丙

（2）图乙中物体所受到的浮力是N；

通过实验可得到的结论是：

浸在液体中的物体，受到的浮力大小等于它。

（3）一下情况会影响结论的是。

A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水B.图乙中物体未全部浸没在水中

（4）将图乙中的水换成酒精（ρ酒精=0.8×

10³

kg/m³

）物体受到的浮力。

（填“变大”“变小”或“不变”）

（5）小红利用上述实验中的器材和木块，探究“飘浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”，实验过程中步骤中不需要弹簧测力计（填“甲”“乙”“丙”或“丁”）。

（1）B；

（2）1；

排开液体所受的重力；

（3）A；

（4）变小；

（5）乙。

（1）[1]先测量空桶重力和物体的重力，将物体浸没在溢水杯中，测量拉力的大小，测量小桶和溢水杯的重力，所以最佳顺序丁甲乙丙，故选B。

（2）[2][3]图甲中物体的重力是2N，图乙中物体在水中受到的拉力是1N，物体受到的浮力F浮=G-F=2N-1N=1N,由图丁可知，空桶的重力为0.5N，图丙中桶和溢水出水的总重力为1.5N，排开水的重力G排=G总-G桶=1.5N-0.5N=1N。

所以比较可知F浮=G排

即浸在液体中的物体，受到的浮力大小等于它排开液体的重力。

（3）[4]A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水，排开水的重力小于所受的浮力，会影响实验结论。

B.图乙中物体未全部浸没在水中，排开水的重力减小，浮力减小，浮力和排开水的重力减小量相等，浮力等于排开液体的重力，不会影响实验结论。

（4）[5]将图乙中的水换成酒精，排开液体的体积不变，液体的密度变小，由F浮=ρ液gV排,可知物体受到的浮力变小。

（5）[6]探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”，图乙中物体处于漂浮状态，弹簧测力计的示数为零，不需要弹簧测力计。

练习3：

兰州）小霞利用如图所示的器材进行有关浮力大小的探究实验：

（1）如图甲所示，将物体逐渐浸入水中，观察弹簧测力计示数的变化，并将数据记录在表一中。

表一

分析表一中的实验数据，小霞得出的结论是：

物体浸入水中的体积越大受到的浮力越（选填“大”或“小”）。

（2）小霞继续利用水和石块进行如图乙所示的实验探究，并将相关实验数据记录在表二中。

请补充表二中的数据：

表二

（3）根据表二的实验数据可得出的结论是：

物体受到浮力的大小。

（4）由表二的数据，还可以计算出石块的体积为m³

（g=10N/kg）。

（1）大；

（2）0.6；

0.6；

（3）等于它排开液体的重力；

（4）6×

10-5。

（1）由图表数据可知，物体浸入水中的体积不同，物体受到的浮力不同，且排开的体积越大，浮力越大。

；

（2）根据称重法F浮=G-F拉；

可依次求出石块全部浸入时所受的浮力，则所受浮力F浮=2.0N-1.4N=0.6N，

石块排开水所受到的重力G排=1.6N-1.0N=0.6N，

（3）比较可以看出二者的大小时相同的，即石块受到的浮力的大小与它排开水所受重力的大小相等。

（4）石块全部浸入时所受到的浮力F浮=2.0N-1.4N=0.6N，由F浮=ρ水gV排可求得V排=6×

10-5m³

。

因为石块全部浸没，石块的体积V石块=V排=6×

练习4：

黄冈）木块在水中漂浮，铁块在水中下沉｡浮力的大小是否跟物体的密度有关呢？

兴趣小组同学用溢水杯、质量不计的薄壁玻璃瓶、若干完全相同的透明塑料杯、水、浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙等器材进行了如下实验：

第一步∶往玻璃瓶里装满水并拧紧盖子；

第二步∶把玻璃瓶放人装水的溢水杯中，用塑料杯接住溢出来的水（如图）；

第三步∶将玻璃瓶里的物质分别换成浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙并装满，重复以上实验；

第四步∶比较每次溢出来水的体积｡

请回答下列问题∶

（1）溢水杯里水的多少应该以______为准｡

（2）若每次溢出来水的体积______，则初步说明物体所受的浮力与物体的密度无关，否则与物体的密度有关｡

（3）本实验是通过比较每次溢出来水的体积来比较浮力，这里运用了______的思想方法，其依据是______｡

（1）装满水；

（2）相等；

（3）转换；

（4）阿基米德原理。

（1）[1]实验采用溢水杯的作用是溢水杯内装满水，让物体浸入溢水杯，水会从溢水杯中排出，所以，溢水杯里水的多少应该以装满水为准。

（2）[2]由题意知，物体所受的浮力与物体的密度无关，否则与物体的密度有关｡如果每次溢出来水的体积相同，则说明物体所受的浮力与物体的密度无关；

如果每次溢出来水的体积不相同，物体所受的浮力与物体的密度有关。

（3）[3]要探究浮力的大小与物体密度的关系，根据阿基米德原理，物体所受浮力的大小等于排开水的重力，水的密度是固定的根据F浮=ρ水gV排，所以判断每次溢出来水的体积是否相等。

本实验是通过比较每次溢出来水的体积来比较浮力，这里运用了转换的思想方法，其依据是阿基米德原理。

练习5：

（2019·

福建）如图,“验证阿基米德原理”的实验步骤如下:

①用弹簧测力计测出物体所受的重力G（图甲）；

②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯屮，用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水，读出这时测力计的示数F（图乙）；

③测出接水后小桶与水所受的总重力G1（图丙）；

④将小桶中的水倒出，测岀小桶所受的重力G2（图丁）；

⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力，并比较它们的大小是否相同"

甲乙丙丁

回答下列问题：

（1）物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=____________，被排开的水所受的重力G排_________。

（用上述测得量的符号表示）

（2）指出本实验产生误差的原因（写出两点）：

（a）_____________________________________________________；

（b）。

（3）物体没有完全浸没在水中,______（选填“能”或“不能“）用实验验证阿基米德原理。

（1）G-F；

G1-G2

（2）（a）测力计的精度不够,测量时测力计未保持静止等；

（b）小桶中的水未倒净；

排开的水未全部流入小桶等；

（3）能；

（1）用弹簧测力计测量物体的重力，当物体浸没水中时,发现测力计的读数会变小,这是由于物体在水中受到浮力，两次读数之差就是物体所受的浮力，即F浮=G-F。

当物体浸没时,收集从溢水杯排出的水，用弹簧测力计测出水和小桶的总重力，再把水倒净测量空小桶的重力，可得G排=G1-G2。

（2）本实验产生误差的原因除了答案中的两点，实际上还有可能是弹簧测力计的指针不稳造成读数误差等。

（3）浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小，故物体没有浸没，也能用实验验证阿基米德原理。

练习6：

东营）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___kg/m3。

（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：

___。

（1）1；

（2）ABC（ABD）；

（3）ACD；

（4）2.7×

103；

（5）溢水杯没有装满水；

（6）实验器材：

小木块、弹簧测力计、蜡块、细线、小桶、水；

①用测力计测量出空小桶的重力G桶；

②将木块垫在烧杯下一侧作为溢水杯用，将烧杯内装满水，

③将蜡用细线拴好，用测力计测量出蜡块的重力G，

④将蜡块取下轻轻放入烧杯内的水中，用小桶接排开的水，

用测力计测量出空小桶的和水的总重力G桶总；

根据漂浮的特点，蜡块的重力G即其受到的浮力，

G桶总−G桶即为排开水的重力，

比较G与G桶总−G桶的大小，若相等，则得出使用漂浮的蜡块做实验遵循以上结论；

否则不遵循以上结论。

（1）由图A. 

C（或D），金属块浸没在水中时受到的浮力：

F浮=G−F示=2.7N−1.7N=1N；

（2）研究金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关，要控制排开液体的密度相同，

B.C两图中物体浸入的是同种液体，液体的密度是一定的，C图中物体排开水的体积比较大；

C图中物体受到的浮力等于：

2.7N−1.7N=1N，B图中物体受到的浮力等于：

2.7N−2.2N=0.5N。

由此得出：

在液体的密度一定时，物体排开液体的体积变大时，物体受到的浮力就会变大，由此说明金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关；

（3）研究金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度的关系，要控制排开液体的密度和体积相同，故

比较ACD三图可得出结论：

金属块受到的浮力大小（大小相同）与其浸没在液体中的深度无关；

（4）金属块浸没在水中时受到的浮力：

F浮=1N;

根据阿基米德原理,F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=1N；

故金属块的密度：

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，可能造成这种结果的原因：

溢水杯没有装满水，造成溢出水的体积小于排开水的体积：

③将蜡块用细线拴好，用测力计测量出蜡块的重力G，

分析与论证:

练习7：

练习8：

（2018•沂水）同学们在学习“阿基米德原理”这节课上，仔细观察了老师做的如图甲所示的演示实验。

课后复习时，物理兴趣小组的同学们，提出了一个新的实验方案，并动手制作出了如图乙所示实验装置，其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计，C为重物，D为薄塑料袋（质量不计），E是自制的溢水杯，F是升降平台（摇动手柄，可使平台高度缓慢上升、下降），G为铁架台。

（1）实验中，同学们逐渐调高平台F，使重物浸入水中的体积越来越大，观察到弹簧测力计A的示数　　，弹簧测力计B的示数　　（选填“变大”“变小”或“不变”）。

（2）比较弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化是FB′，它们的大小关系是FA′　　FB′（选填“＞”“＜”或“=”），说明物体所受的浮力等于　　。

（3）对比图甲和图乙两组实验，新的实验与原实验比较有哪些优点或缺点？

请写出任意一条　优点：

缺点：

　。

（1）变小；

变大；

（2）=；

物体排开液体的重力；

（3）优点：

物体所受浮力大小和物体排开液体的重力大小关系对比明显，容易得出结论；

升降台上升时，塑料袋下降，操作难度大。

（l）

（2）逐渐调高平台，重物浸入水中的体积越来越大时，排开液体的体积变大，

根据F浮=ρ液gV排可知，重物受到的浮力变大，

因为F浮=G﹣F′

所以弹簧测力计A的示数F′=G﹣F浮变小；

又因为重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大，

所以弹簧测力计B的示数变大；

根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，

所以弹簧测力计A示数的变化量△FA和弹簧测力计B的示数变化量△FB相等。

①物体所受浮力大小和物体排开液体的重力大小关系对比明显，容易得出结论；

②调节平台F的高度，可观察到物体受到的浮力随排开液体的体积的增大而增大；

③铁架台固定，弹簧测力计示数更稳定，便于观察，便于讲解；

①升降台上升时，塑料袋下降，操作难度大；

②整合度高，理解起来难度大。

真题演练