【題目】小明同學(xué)用一個彈簧測力計、一個金屬塊、兩個相同的燒杯(分別裝有一定量的水和煤油),對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究,探究過程及有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示.

1)金屬塊浸沒在水中時所受的浮力是__________N.

2)觀察ABCD四個圖(填圖的序號)可得出金屬塊受到浮力大小與__________有關(guān).

3)上述設(shè)計方案,采用的實驗方法是__________.

A.控制變量法 B.轉(zhuǎn)換法 C.模型法 D.等效替代法

4)小明同學(xué)還想在實驗室繼續(xù)驗證阿基米德原理,并設(shè)計如圖所示的兩種實驗方案:

方案一,小剛用石塊按如圖甲所示的實驗步驟依次進行實驗。

a. 由圖甲可知,石塊浸沒在水中受到的浮力F=0.5N,排開水的重力G=_________N,發(fā)現(xiàn)FG,造成這種結(jié)果的原因可能是_________.

A.整個實驗過程中,彈簧測力計都沒有校零

B.步驟C中,石塊浸沒后,碰觸到溢水杯底部

方案二,如圖乙所示,小明同學(xué)將裝滿水的溢水杯放在升降臺C上,用升降臺來調(diào)節(jié)溢水杯的高度。當(dāng)小明逐漸調(diào)高升降臺,發(fā)現(xiàn)隨著重物浸入水中的體積越來越大,彈簧測力計A的示數(shù)_________(選填變大變小不變),且彈簧測力計A示數(shù)的變化量_________ B示數(shù)的變化量(選填大于小于等于),從而證明了F=G.

圖乙中,若已知重物為邊長10cm,重15N的實心正方體,重物剛接觸水面后,升降臺又上升了6cm,則A彈簧測力計的示數(shù)為_________N(彈簧測力計每1N的刻度線間距為1cm)。

【答案】4 排開液體體積 A 0.4 B 變小 相等 12

【解析】

第一空.物體在空氣中的重力G=10N,浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)F=6N,根據(jù)稱重法得:F=G-F=10N-6N=4N

第二空.由ABCD四個圖可知,當(dāng)金屬塊浸入水中的體積越來越大時,彈簧測力計的的示數(shù)越來越小,即金屬塊受到的浮力越來越大,說明金屬塊受到浮力大小與排開液體體積有關(guān);

第三空.題中在探究浮力與金屬塊排開液體體積的關(guān)系時控制液體密度不變,改變金屬塊浸入液體的體積;探究浮力與液體密度的關(guān)系時控制金屬塊排開液體體積不變;故采用的實驗方法是控制變量法;

第四空.排開水的重力G=F4-F2=1.9N-1.5N=0.4N;

第五空.若彈簧測力計都沒有校零,那么四次測量結(jié)果都應(yīng)加上測量前彈簧測力計示數(shù),那么所得浮力與排開水的重力大小應(yīng)相等,故A不可能;

步驟C中,石塊浸沒后,碰觸到溢水杯底部,容器對石塊有支持力,測的F3偏小,則利用F=F1-F3偏大,所以B有可能。

第六空.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)可知,重物受到的浮力變大,因為F=G-F,所以彈簧測力計A的示數(shù)F=G-F變小;

第七空.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)的變化量和彈簧測力計B的示數(shù)變化量相等;

第八空.物體未浸入水中時,彈簧測力計示數(shù)等于G,平臺又上升后,由于物體受浮力,所以彈簧測力計示數(shù)會減小,且彈簧測力計每1N的刻度線間距為1cm,設(shè)物體靜止時彈簧縮短了hcm,此時物體浸入水中的深度為(6-hcm,彈簧測力計示數(shù)為:

F=G-1N/cm×h;

此時彈簧測力計拉力、浮力與物體重力平衡,所以:F+F=G;

即:(15N-1N/cm×h+1.0×103kg/m3×10N/kg×100×6-h×10-6m3=15N,

解得:h=3cm

所以彈簧測力計示數(shù):F=15N-1N/cm×3cm=12N。

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1)由圖A可知物體的重力是______N,

2)分析圖B、C、D,說明浮力大小跟_________________有關(guān)。

3)分析圖_______,說明浮力大小跟液體密度有關(guān)。

4)物體完全浸沒在水中所受的浮力是________N。

5)在圖D中,若再向燒杯中慢慢注入一些水(未溢出),觀察彈簧測力計的示數(shù)是否變化,可以探究浮力大小跟物體浸沒在液體中的______是否有關(guān)。

6)通過計算可知煤油的密度是________kg/m3

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