题文

小聪同学在学习了阿基米德原理时想到“物体受到浮力大小可能还跟物体的密度有关？”、“没有天平和量筒，只用弹簧测力计和水也能测铁块等的密度”，他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块（已知铜的密度大于铁的密度），进行了如图的实验． （1）步骤C中的铁块在水中所受到的浮力为　  　N． （2）验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关？ 小聪应该选取图中的　   　等步骤（填字母符号）进行对比，根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块受到的浮力　    　（选填“大于”、“等于”或“小于”）铁块受到的浮力．由此得出物体所受的浮力大小与物体的密度　    　（选填“有关”或“无关”）． （3）按照图中的A、C、D步骤实验，可以得出的结论是：　                  　． （4）利用本实验的数据，测得铁块的密度大小是　    　kg/m3．

题型：实验题  难度：中档

答案

（1）0.3；（2）ABDE；等于；无关；（3）物体排开的液体体积越大，受到的浮力越大；（4）8.0×103．

试题分析：（1）已知铁块重力和浸在液体中弹簧测力计的示数，利用称重法可以得到此时受到的浮力； （2）要验证物体受到的浮力与密度是否有关，需要使密度不同的物体浸入同一种液体，并且排开液体的体积相同，根据称重法得到密度不同的物体受到的浮力进行比较； （3）同一物体排开液体体积不同，受到的浮力不同，对应关系从拉力大小确定； （4）已知铁块受到的浮力和水的密度，利用阿基米德原理变形公式得到铁块排开水的体积，也就是铁块的体积；已知铁块的重力，可以得到质量，已知质量和体积，利用公式ρ=得到密度． （1）已知铁块的重力为G=4N，部分浸入水中时，弹簧测力计的示数为F=3.7N，所以受到的浮力为F浮=G﹣F=4N﹣3.7N=0.3N； （2）要验证物体受到的浮力与物体密度的关系，需要分别测出体积相同的铁块和铜块的重力，然后金属块浸没在水中，分别读出弹簧测力计的拉力，最后利用称重法计算金属块受到的浮力，所以实验过程为ABDE； 铁块受到的浮力为F铁=4N﹣3.5N=0.5N，铜块受到的浮力为F铜=4.4N﹣3.9N=0.5N，所以铜块受到的浮力等于铁块受到的浮力，说明物体所受的浮力大小与物体的密度无关； （3）由实验步骤A、C、D可以看出，铁块排开水的体积越大，弹簧测力计的拉力越小，也就是铁块受到的浮力越大，所以实验结论是：物体排开的液体体积越大，受到的浮力越大； （4）由实验步骤D得铁块此时受到的浮力为0.5N， 所以铁块的体积为V=V排==≈0.5×10﹣4m3， 铁块的密度为ρ===≈8×103kg/m3． 点评：题是阿基米德原理的验证性实验，同时还探究了浮力与物体密度的关系以及利用阿基米德原理测量不规则固体密度，综合性较强，注意实验设计的严谨性和正确应用控制变量法．

据专家权威分析，试题“小聪同学在学习了阿基米德原理时想到“物体受到浮力大小可能还跟物..”主要考查你对  浮力产生的原因  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

浮力产生的原因

考点名称：浮力产生的原因

• 浮力产生的原因:
       浮力是由于周围液体对物体上、下表面的作用存在压力差而产生的。如图所示，浸没在液体中的立方体，左右两侧面，前后两侧面所受水的压力大小相等，方向相反，彼此平衡。而上、下两表面处的液体中不同深度，所受到的液体的压强不同，因受力面积相等，所以压力不相等。下表面所受到的竖直向上的压力大于上表面所受到的竖直向下的压力，因而产生了浮力，所以浮力的方向总是竖直向上的，即F_浮=F_向上一F_向下。
  

• 对浮力产生原因的说明：
  (1)当物体上表面露出液面时，F_向下=0，则F_浮=F_向上。如：物体漂浮时，受到的浮力等于液体对它向上的压力。
  (2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如：桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合，水对它向上的压力F_向上=0，故物体不受浮力作用。可见产生浮力的必要条件是：F_浮=F_向上—F_向下>0，即F_向上>F_向下。当F_向上=0或F_向上≤F_向下时，物体不受浮力作用。
  (3)同一物体浸没在液体的不同深度，所受的压力差不变，浮力不变。
  (4)浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力。因此，在分析物体的受力情况时，浮力和液体的压力不能同时考虑。

  对“压力差法”的理解：
     根据浮力产生的原因，物体浸在液体中受到的浮力等于物体受到的液体向上和向下的压力差，即F_浮= F_下一F_上（F_下表示物体下表面受到的液体向上的压力， F_上表示物体上表面受到的液体向下的压力)。此方法多用于求解形状规则的物体受到的浮力。
  例一个边长为10cm的正方体浸没在水中，下表面距水面30cm，物体下表面受到水的压强是____Pa，物体受到的浮力是___N。(g取10N／kg)
  
  解析:边长为10cm的正方体的一个面的面积为S =0.01m²，上表面距水面的距离：h=0.3m—0.lm=0.2m。上表面受到的压强为： 0．2Pa=2×10³Pa；物体上表面受到的压力：F_上=p_上S =2×10³Pa×0．01m²=20N；物体下表面受到的压强为：．物体下表面受到的压力：0．01m。=30N。
  物体受到的浮力：。
  
  答案:3×10³  10