探究影響浮力大小的因素（part1）

1：

在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中（如圖所示），小明先用彈簧測力計測出金屬塊的重力，然後將金屬塊緩慢浸入液體中不同深度，步驟如圖B。 C。 D。 E。 F所示（液體均未溢位），並將其示數記錄在表中：

（1）分析比較實驗步驟A和_ __，可得出：浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關；分析比較A。 B。 C。D可知：浮力大小與物體__ _有關；分析實驗步驟A。 E。F可知：浮力的大小還與__ _有關。

（2）分析實驗資料可知，F中液體密度__ _（選填“大於”、“小於”或“等於”）水的密度。

（3）金屬塊浸沒在水中時受到的浮力大小是_ __N，金屬塊密度為_ __kg/m3。（水的密度ρ水=1。0×103kg/m3，g取10N/kg）。

【答案】

（l）D、E；排開液體的體積；液體的密度；（2）小於；（3）1；2。7×l03。

【解析】

（1）研究物體受到的浮力大小與物體浸沒在液體中的深度關係，要控制排開液體的體積和密度相同，只改變浸沒在液體中的深度，故由ADE圖可知，物體排開液體的體積相同時，液體的密度相同，浸沒的深度不同，浮力相同，所以物體受到的浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關。

研究物體受到的浮力大小與物體排開液體的體積關係，要控制排開液體的密度相同，由分析比較A、B、C、D可知，液體的密度相同時，物體排開液體的體積不同，浮力不同，所以物體受到的浮力大小與物體排開液體的體積有關。

由分析比較A、E、F可知：圖知，排開液體的體積相同，而排開液體的密度不同，浮力大小不同，故可得出結論：物體受到的浮力大小與液體的密度有關。

（2）根據稱重法可知：物塊在水中受到的浮力為：F浮=G-F=2。7N-1。7N=1N；物塊在另一液體中受到的浮力為：F浮′=2。7N-1。9N=0。8N；

根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物體排開液體的體積相同時，密度越大，受到的浮力越大，故F中液體密度小於水的密度。

（3）物塊在水中受到的浮力為：F浮=G-F=2。7N-1。7N=1N；

V排=F浮/gρ=1N/（10N/kg×1×103kg/m）=10-4m3

金屬塊的體積：V=V排；金屬塊的質量：m=G/g=2。7N/10N/kg=0。27kg；

金屬塊的密度：ρ=m/v=0。27kg/10-3m3=2。7×l03kg/m3。

2：

如圖所示，是探究同一物體所受浮力大小與哪些因素有關的實驗過程。

（1） 兩次實驗證明物體所受浮力隨物體排開液體積的變化而變化（選填實驗序號）。

（2）進行乙、丙兩次實驗是為了探究物體所受浮力大小與 關係。

（3）由丙、丁兩次實驗可知：完全浸沒在同種液體中的物體，所受浮力大小與 無關。

【答案】

（1）甲、乙；（2）液體密度；（3）物體浸沒的深度。

【解析】

（1）要透過實驗證明物體所受浮力隨物體排開液體積的變化而變化，應控制液體的密度不變，改變物體排開液體的體積，由圖可知，甲、乙兩次實驗符合。

（2）進行乙、丙兩次實驗時，物體排開液體的體積相同，而液體的密度不同，所以是為了探究物體所受浮力大小與液體密度的關係。

（3）由丙、丁兩次實驗可知：排開液體的體積和液體的密度相同，而所處的深度不同，彈簧測力計的示數不變即物體受到的浮力不變，則物體所受浮力大小與浸沒的深度無關。

3：

小明運用浮力相關知識製作了可以用來測量物體質量的“浮力秤”其構造如圖所示，在水平支架的左端固定刻度盤，支架橫樑兩端各固定一個滑輪，將一根無彈性的細繩跨過兩個滑輪，細線的一端懸掛砰盤，另一端連線裝有適量細沙的圓柱形浮筒（浮筒自重不計），線上的適當位置固定一根大頭針作為指標，把浮筒浸入裝有適量水的水槽中，稱量時，把待測物體放入砰盤後，指標下降浮筒上升，靜止後，待測物體的質量就可以透過指標在刻度盤上的位置反映出來。

請你回答下列問題（不計細線、砰盤、指標的質量以及線與滑輪的摩擦）

（1）為了製作量程為1kg的浮力秤，向砰盤新增1kg的砝碼，逐漸向空浮筒內加入細沙，當浮筒的______（選填“上”或“下”）表面剛好與水面齊平並保持靜止時，在刻度盤上將指標所指的位置標定為最大刻度線。

（2）取下砝碼，當浮筒受到______力和______力是一對平衡力時，浮筒能直立地浮在水面上靜止，此刻度所指的位置應標定為零刻度線，在均勻地標定其餘刻度線。

（3）若將質量為m（m<1kg）的待測物體放在砰盤上，當浮筒靜止時其下表面距離水面的距離是h，若細沙的質量是M，浮筒的橫截面積是S，水的密度為ρ水，請寫出待測物體質量的表示式m=____________。

（4）若將原來的浮筒更換為長度相同、橫截面積更小的另一個浮筒，細沙的質量和細線的長度等不變，則重新標定的刻度線與原來刻度線相比發生變化的是____________（選填“零刻度線上升”或“最大刻度線下降”），請你分析帶來這一變化的原因是：_______ ___。

【答案】

（1）下；（2）重；浮；（3）M -ρ水Sh；（4）零刻度線上升；當浮筒受到的重力和浮力是一對平衡力時，指標指的是零刻度線，根據題意，要使浮力不變，由阿基米德原理可知，要保證浮筒在水中V排不變，根據V=Sh可知，浮筒橫截面積變小，h變大，浮筒下降，指標上升，即零刻度線上升。

【解析】

（1）為了製作量程為1kg的浮力稱，向秤盤新增1kg的砝碼，即最大質量，此時細線對浮筒的拉力最大，浮力最小，因此應使浮筒浸在水中的深度最小，即為0；故當浮筒的下表面剛好與水面齊平並保持靜止時，在刻度盤上將指標所指的位置標定為最大刻度線。

（2）取下砝碼，細線對浮筒的拉力為0，當浮筒受到重力和浮力是一對平衡力時，浮筒能直立地浮在水面上靜止，此刻度所指的位置應標定為零刻度線，再均勻地標定其餘刻度線。

（3）若將質量為m（m＜1kg）的待測物體放在秤盤上，重力為G=mg，對細線的拉力為T= mg，即線對筒的拉力；若細沙的質量是，當浮筒靜止時其下表面距離水面的距離是h，浮筒的橫截面積是S，水的密度為

ρ水，根據阿基米德原理，則浮筒受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gSh，浮筒處於靜止狀態，根據力的平衡有：F浮+T=Mg，即

ρ水gSh+mg=Mg，待測物體質量的表示式M -ρ水Sh。

（4）當浮筒受到的重力和浮力是一對平衡力時，指標指的是零刻度線，根據題意，要使浮力不變，由阿基米德原理可知，要保證浮筒在水中V排不變，根據V=Sh可知，浮筒橫截面積變小，h變大，浮筒下降，指標上升，即零刻度線上升。

4：（2019·河北）

小明用如圖1所示的裝置探究“影響浮力大小的因素”（已知ρ水=1。0×103kg/m3取g=10N/kg）。

（1）小明利用圖甲所示的實驗裝置，將圓柱體合金塊慢慢浸入水中時，根據測得的實驗資料，作出了彈簧測力計示數F示與合金塊下表面所處深度h的關係圖象（如圖所示）。實驗過程中合金塊所受浮力的變化情況是____________；請在圖丁中畫出F浮隨h變化的關係圖象。分析圖象可知，浸沒在水中的物體所受浮力的大小跟它排開水的體積成____________。

（2）將合金塊分別浸沒在水和某液體中（如圖乙、丙所示），比較圖甲、乙、丙可知：

結論：____________________________________________________________。

（3）合金塊的密度為ρ合金____________g/cm3。

（4）若用此合金塊製成一空心合金球，當合金球恰好能懸浮於圖1兩所示液體中時，空心部分的體積是____________cm3。

【答案】

（1）先變大後不變；如下圖；正比；

（2）浸沒在液體中的合金塊所受浮力大小與液體的密度有關；

（3）4；（4）400。

【解析】

（1）由合金塊在豎直方向上受力平衡得：F浮=G-F示，由圖2可知彈簧測力計示數先減小後不變，所以浮力大小先增大後不變；根據浮力計算式：F浮=G-F示和彈簧測力計示數隨深度的圖象畫出F浮隨h的關係圖象，由於h在0—6cm期間圖象為過原點的直線，所以物體所受浮力的大小跟它排開水的體積成正比。

（2）浸沒在不同液體時合金塊排開液體體積相同，而彈簧測力計的示數不同，說明浸沒在液體中的物體所受浮力大小與液體的密度有關。

（3）由圖甲可知合金塊重力：G=4N，則質量：m=G/g=4N/10N/kg=0。4kg，

由圖乙可知金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力：

F浮=G-F示=4N-3N=1N，所以F浮=ρ水gV排，

V排=F浮/ρ水g=1N/（1。0×103kg/m3×10N/kg）=1×10-4m3

所以合金塊密度：ρ合金=m/V合金=0。4kg/（1×10-4m3）=4×103kg/m3=4g/cm3。

（4）圖丙中彈簧測力計示數F2=3。2N所以浮力：F´浮=G-F2=4N-3。2N=0。8N。

由排開液體體積相等得：F浮/ρ水g=F´/ρ液g金屬球懸浮在液體中的浮力F“浮=G=4N。

則排開液體的體積V´排=V球=F”浮/ρ液g=4N/（0。8×103kg/m3×10N/kg）=5×10-4m3。

則空心部分的體積：V空=V球-V合金=5×10-4m3-1×10-4m3=4×10-4m3=400cm3。