中考物理必考实验精解精练专题实验15验证阿基米德原理含解析

实验15验证阿基米德原理考点聚焦阿基米德原理经典例题1．．（2020•衡阳模拟）下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景。

请根据图示完成下面的填空。

（1）实验中所用圆柱体的重力为N;在情景图B中存在的错误是。

（2）纠正错误后,继续实验,在情景C时圆柱体受到的浮力F浮＝N;圆柱体排开的水所受的重力G排＝N。

（3）实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力物体排开水所受到的重力。

（4）圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强（选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”）。

【答案】（1）4;溢水杯未注满水;（2）1;1;（3）等于;（4）保持不变【解析】（1）由图B可知,实验中的所用圆柱体的重力G＝4N;圆柱体放入水中前,溢水杯中的水应该满的,否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积,所以在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水,应改为在溢水杯中装满水;（2）由图C可知,圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数F＝3N,则圆柱受到的浮力F浮＝G﹣F＝4N﹣3N＝1N;由图D可知,小桶和水的总重力G总＝1.9N,由图A可知,空小桶的重力G桶＝0.9N,则圆柱体排开水所受的重力G排＝G总﹣G桶＝1.9N﹣0.9N＝1N;（3）由（2）可知,浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力;（4）纠正错误后,即溢水杯中的水应该满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由p＝ρgh可知,水对溢水杯底的压强保持不变。

【分析】（1）读出B中弹簧测力计的示数即为圆柱体的重力;用溢水法收集物体排开的水,将溢水杯装满水,然后将物体浸入水中,用其他容器（需先测出其重力）接住溢出的水,然后再测出装有溢出的水的容器的总重力,两者之差就是物体排开水的重力;（2）利用F浮=G-F可求得圆柱受到的浮力;用小桶和水的总重力减去空小桶的重力即为圆柱体排开的水所受的重力G排;（3）比较浸在水中的物体受到的浮力和圆柱体排开的水所受的重力可得出结论;（4）根据p=ρgh分析圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强。

突破练习2．（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中,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。

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。

【答案】（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【解析】（1）根据称重法测浮力：物体浸没在水中,受到水的浮力：F浮＝G﹣F;被排开的水所受的重力：G排＝G1﹣G2;（2）实验产生误差的原因：（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）物体没有完全浸没在水中,按照上面的方法,能用实验验证阿基米德原理。

3．（2017•达州）如图所示,小李在实验室中做了如下实验：①用弹簧测力计测出物体A受到的重力;②用弹簧测力计测出物体A浸没在水中时受到的拉力;③用天平称量出酒精和容器的总质量;④物体A仍然挂在弹簧测力计下,浸没在酒精中,但不触底,容器中的酒精也未溢出,通过增减砝码和移动游码,仍使天平保持平衡。

根据以上实验步骤回答下列问题：（1）物体浸没在水中所受的浮力F1＝N;浸设在酒精中所受的浮力F2＝N;（2）当物体A浸没在酒精中,天平仍保持平衡时,右盘中只有两个砝码,其质量分别为、g,此时游码在标尺上指示的质量值是g．（已知酒精的密度为0.8×103kg/m3,g取10N/kg）【答案】（1）0.4;0.32;（2）100g;5;1.4【解析】（1）物体A在水中受到的浮力F浮＝G﹣F拉＝2.2N﹣1.8N＝0.4N;由F浮＝ρ水gV排得：物体体积V＝V排＝＝＝4×10﹣5m3,则此时物体A在酒精中受到的浮力F浮酒精＝ρ酒精gV排＝0.8×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣5m3＝0.32N;（2）物体A仍然挂在弹簧测力计下,浸没在酒精中,但不触底,容器中的酒精也未溢出,此时天平左盘中增大的压力等于物体受的浮力为0.32N,可知右盘中应增加的砝码的重力为0.32N,根据G ＝mg可得,增加砝码的质量m＝＝＝0.032kg＝32g,图4中酒精和容器的总质量为74.4g,又增加了32g,砝码总质量为106.4g,且盘中只有两个砝码,所以盘中砝码应为100g和5g的两个,游码示数为1.4g。

4．（2019•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：。

【答案】（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;实验步骤：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;分析与论证：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【解析】（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＝＝×ρ水＝×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：（6）实验器材：小木块、弹簧测力计、蜡块、细线、小桶、水;实验步骤：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将蜡块用细线拴好,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;分析与论证根据漂浮的特点,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5．（2019•黑龙江）为探究浮力大小与哪些因素有关,小高设计了如图所示实验,请依据实验回答：①比较b,c两图可知,物体浸在水中的体积越大,受到的浮力。

②比较图和图d可知,物体所受浮力的大小与液体的密度有关。

③由下图的实验数据可知,盐水的密度为kg/m3．【答案】①越大;②e;③1.2×103【解析】（1）浮力等于空气中弹簧测力计的示数减去水中弹簧测力计的示数;由图b和图c所示实验可知,水的密度不变,物体排开水的体积变大,弹簧测力计的示数越小,物体受到的浮力变大,由此可知,物体排开水的体积越大,受到的浮力越大;（2）要探究物体所受浮力的大小与液体的密度的关系,需要控制排开液体的体积相同,改变液体的密度,图d和e符合题意;（3）由实验数据可知,物体浸没在水中受到的浮力：F浮水＝G﹣F示3＝8N﹣6N＝2N;物体浸没在盐水中受到的浮力：F浮盐＝G﹣F示5＝8N﹣5.6N＝2.4N;因物体浸没,故排开液体的体积相等,即V排水＝V排盐,所以,根据F浮＝ρ液gV排可得：＝,则盐水的密度：ρ盐水＝×ρ水＝×1.0×103kg/m3＝1.2×103kg/m3。

6．（2019•贵港）如图所示,是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。

图甲、乙、丙容器中装的液体是水,图丁容器中装的液体是酒精,F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。

请回答以下问题：（1）图甲中,弹簧测力计的示数F1＝N。

（2）物体完全浸没在水中时所受的浮力为N。

（3）分析图中乙、丙两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与有关;分析图中两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。

（4）实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到,称为法。

【答案】（1）4.8;（2）2;（3）排开液体的体积;丙丁;（4）控制变量【解析】（1）图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数F1＝4.8N;（2）由图丙知物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数F3＝2.8N,则物体完全浸没在水中时所受的浮力：F浮＝F1﹣F3＝4.8N﹣2.8N＝2N;（3）由图乙、丙可知,乙、丙中的液体都是水,液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,测力计的示数不同,物体受到的浮力不同,由此可知：物体在液体中所受浮力的大小跟排开液体的体积有关;要探究物体所受的浮力大小与液体密度的关系,需要控制排开液体的体积相同,液体的密度不同,图丙和丁符合题意。