7.实验七:探究浮力的大小跟排开液体所受的重力的关系
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实验七:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
一、实验要点巧提炼
实验器材
弹簧测力计、物体(液物)、溢水杯、小桶、细线、水、盐水
实验原理 称重法(拉浮FGF);测量重力的方法:差值法
实验过程 1.在溢水杯中注水刚好到溢水口,用弹簧测力计测量用于承接液体的小桶的重力G桶;
2.再用弹簧测力计测出物体的重力G,然后把物体浸没在水中,读出测力计的示数F;
3.用弹簧测力计测出小桶和排开水的总重力G总;
4.换用不同的液体、不同的物体进行多次实验
实验记录
实验次数 小桶的重力/N 物体的重力/N 物体在液体中浸没时,弹簧测力计的示数/N 物体受到的浮力/N 小桶和液体的总重力/N 排开液体的重力/N
1
2
3
实验结论 浸在液体中的物体受到的浮力,大小等于它排开的液体所受到的重力,用公式表示为排浮GF
二、勇于质疑求真知
发现问题:若实验过程依次按照图示甲、乙、丙、丁的顺序进行,因为先测小桶和液体的总重力,然后将水倒出测量小桶的重力,因为小桶内会残留一部分水,会使排开液体的重力的测量值偏小.
优化改进:为了减少上述测量误差,实验中应先测小桶的重力,再测小桶和液体的总重力,则测量小桶的重力和测量物体的重力可在将液体浸入液体前进行;若实验中先测物体的重力,再测小桶的重力,然后再将物体浸入液体中,则会增加从弹簧测力计上取下物体和挂起物体的操作,所以实验中可先测空小桶的重力,再测物体的重力,接着将物体浸没在液体中,观察弹簧测力计的示数.
三、针对训练再巩固
1.(2019•黄山期末)下面是某同学做的探究阿基米德原理实验:
(1)实验器材:如图,弹簧测力计、溢水杯、物块、小桶、细线等.
(2)实验操作:
①分别测出物块和小桶的重力,记下弹簧测力计读数F1、F2;
②将物块浸没至装满水的溢水杯中,用小桶接住溢出的水,并读出弹簧测力计示数F3;
③如图E,测出桶和水的总重,记下弹簧测力计示数F4.
(3)实验数据处理:
分别计算出F2与F3的差值及F4与F1的差值,会发现 = ,由此可得出结论:浮力的大小等于 .
(4)实验讨论:
①实验中是将物块浸没在水中,若物块未浸没,实验结论还正确吗? .
②已知水的密度为ρ水,请用所测的物理量(物理量个数尽可能最少..........,含ρ水)来表示物块的密度ρ物= .
2.如图所示,某物理兴趣小组的同学用水和金属块等器材做研究浮力的实验.(已知ρ水=1.0×103 kg/m3)
(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金属块所受的浮力,请指出实验操作中可能的原因: .
(6)纠正错误后,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:_________________________________________________________________
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分析与论证:_______________________________________________________________
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3. 如图所示是小芳同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形.
(1)正确的操作顺序最佳是 .
A.乙丙甲丁 B.乙甲丙丁 C.甲丁乙丙 D.乙丙丁甲
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示.则空桶A受到的浮力为 N.
(3)测出桶B和溢出水的总重力,如图丁所示,则桶A排开水的重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)桶A受到的浮力.
(4)在实验中,排除测量误差因素的影响,小芳若发现桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,造成这种结果的原因可能是 .
(5)接着小芳同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次,实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就越 (选填“深”或“浅”).
次数 1 2 3 4
桶A与沙子的总重力/N 2.4 2.8 3.2 3.4
桶B与水的总重力/N 4.0 4.4 4.6 5.0
(6)分析以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体 .
(7)小芳同学进一步探究,她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为
(用题中所给和所测物理量的字母表示).
参考答案
1.(3)F2﹣F3 F4 ﹣F1 排开液体的重力 (4)①正确
②322F-FF水
2.(1)1 (2)ABC(或ABD) (3)ACD (4)2.7×103 (5)溢水杯没有装满水(合理即可) (6)弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、水 用细线拴好蜡块挂在弹簧测力计下测出重力G;向量筒中加入适量水(体积记为V1),把蜡块放入量筒中漂浮,读出量筒示数V2 蜡块漂浮,所受浮力大小F浮=G,蜡块排开水的重力G排=m排g=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g;若F浮与G排相等,则用漂浮的蜡块所做的实验遵循兴趣小组得出的结论;若F浮与G排不相等,则该实验不遵循兴趣小组得出的结论
3.(1)B (2)2 (3)等于 (4)溢水杯中没装满水 (5)3 深 (6)排开液体所受的重力 (7)水液21hh=