题文

实验桌上有如下器材：足量的水、量杯、系有细线的3个体积不同的不溶于水的物体（其密度均大于水的密度，且物体能放入量杯中）、弹簧测力计。请利用上述器材设计实验证明：液体的密度保持不变时，物体浸入液体所受到的浮力与物体排开液体的体积成正比。要求：（1）写出实验步骤；（2）画出实验数据记录表格。

题型：实验题  难度：中档

答案

实验步骤如下： ①将弹簧测力计调零，在量杯中倒入适量的水。 ②读出量杯中水的体积V0，将物体挂在弹簧测力计下，测出物体所受重力为G0。然后将物体的一部分浸入水中，读出弹簧测力计的示数F1，读出量杯中水的体积V1，将V0、G0、F1、V1的值记录在表格中。                                                ③将物体全部浸没在水中，读出弹簧测力计的示数为F2，量杯中水的体积V2，将F2、V2的值记录在表格中。                                                     ④分别将另两个物体挂在弹簧测力计下，仿照步骤（2）和（3）再做4次实验，将V0、G0、F3------- F6和V3------- V6记录在表格中。                                   ⑤根据公式F浮＝G－F拉计算出浸在水中物体所受的浮力F浮1------- F浮6，根据公式V排＝V－V0计算出V排1------- V排6，记录在表格中。                             （2）实验记录表：

试题分析：本实验用称重法测量浮力，由F浮＝G－F可知，要测浮力，必须知道物体所受重力G0和物体浸入水中，弹簧测力计对它的拉力F；用差值法测物体排开液体的体积，必须知道物体浸入水中前后量筒的的示数V；为了得到普遍性的结论，应多测几组数据，所以要测出3个体积不同的不溶于水的物体在水中受到的浮力，实验步骤如上。设计实验数据记录表格是为了便于记录数据。

据专家权威分析，试题“实验桌上有如下器材：足量的水、量杯、系有细线的3个体积不同的不..”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