题文

（6分）小明和小华同学研究金属球在水中受到浮力的大小时提出了不同的猜想。 小明：金属球在水中所受的浮力F浮跟金属球的密度有关； 小华：金属球在水中所受的浮力F浮跟金属球浸入水中的深度有关。 于是他们将半径均为5cm但密度不同的金属球甲、乙分别挂在测力计下，将其逐步浸入水中进行实验。他们通过测出球心到水面的距离h来表示金属球浸入水中的深度、并读出相应的测力计示数F且计算得出 F浮，实验数据分别见表一、二 （1）实验中所进行的序号为l、7实验的示意图是图中的____（选填“a”或“b”）。 （2）分析比较实验序号2～6或8—12的实验数据及相关条件，可初步得出的结论是：同一金属球浸入水中的深度增加时，所受到水的浮力____。 （3）分析比较实验序号2和8、3和9、4和10或5和11的实验数据及相关条件，可初步得出的结论是：____。 （4）他们进一步提出问题：金属球在水中所受最大的浮力跟哪些因素有关？为继续研究，最需要添加的实验器材是：跟甲（或乙）   （选填“半径”、“密度”或“质量”）不同的金属球。

题型：实验题  难度：中档

答案

（1）a；（2）开始时逐渐增大，当完全浸没时大小保持不变；（3）当浸入水中深度相等时，半径相同的金属球所受浮力与金属球的密度无关；（4）半径．

试题分析：（1）观察表一和表二，由1、7数据可知，两金属球受到的浮力均为零，说明此时物体还没有浸入到水中，应为a图所示的情况； （2）观察表一和表二，分析比较2～6或8～12的实验数据可以得出初步结论：同一金属球浸入水中的深度增加时，所受水的浮力开始时逐渐增大，当完全浸没后大小不变； （3）分析比较实验序号2和8、3和9、4和10或5和11的实验数据及相关条件，球浸入水中的深度相同，球的密度不同，但受到的浮力相同，因此可得出的初步结论是：当浸入水中深度相等时，半径相同的金属球所受浮力的大小与金属球的密度无关； （4）由（2）（3）可知，浮力大小与物体浸入液体中的体积有关，与物体的密度无关，所以要探究金属球在水中所受最大的浮力跟哪些因素有关，应换用不同体积（半径）的金属球进行实验．

据专家权威分析，试题“（6分）小明和小华同学研究金属球在水中受到浮力的大小时提出了不同..”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