2019年中考物理实验专题复习——探究阿基米德原理的实验(答案解析)

第1页（共12页）2019年中考物理实验专题复习——探究阿基米德原理的实验答案解析1．（2018•淄博）小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系。（1）部分实验操作步骤如图所示，遗漏的主要步骤是测量空桶的重力，若将遗漏的步骤标注为D，最合理的实验步骤顺序是D、B、A、C（用实验步骤对应的字母表示）。（2）小明进行实验并把数据记录在下表中。从表中数据可知石块受到的浮力是0.2N，排开液体的重力是0.2N．小明根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验，同组的小丽认为实验还没有结束，理由是通过一组数据得出的结论会具有片面性或偶然性，接下来的实验操作应该是换用不同液体重新实验。实验步骤ABCD弹簧测力计示数/N1.61.80.50.3（3）实验结束后，小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关，可取体积相同的铁块和铝块，使其浸没在同种液体中，比较浮力的大小。【分析】（1）阿基米德原理的内容：浸在液体中物体受到的浮力，大小等于被它排开的液体受到的重力；要验证阿基米德原理就要测出物体的浮力，可根据F浮=G﹣F示得出，然后测出排开液体的重力，两者进行比较即可验证。（2）根据称重法求出实验中物体所受的浮力；用桶和水的总重力减去桶的重力算出排开水的重力；为了找普遍规律，需要换用不同的液体再次实验；（3）根据控制变量法的要求，要探究浮力大小是否与物体的密度有关，需要选用体积相同的不同物体使其浸没在同种液体中，比较浮力的大小。【解答】解：（1）探究浮力大小与排开液体的重力的关系，需要测出物体排开水的重力，需要先测出空第2页（共12页）桶的重力，由图示实验可知，实验遗漏的步骤是：测量空桶的重力；实验时，先测出空桶的重力，然后测出物体的重力，再将物体浸在溢水杯中，读出弹簧测力计的示数，根据F浮=G﹣F示得出物体受到的浮力，最后测出小桶和水的总重力，从而测出物体排开水的重力，因此合理的实验步骤是：D、B、A、C；（2）由实验步骤AB可知，物体浸在液体中时受到的浮力：F浮=FB﹣FA=1.8N﹣1.6N=0.2N；由实验步骤CD可知，物体排开液体的重力：G排=FC﹣FD=0.5N﹣0.3N=0.2N；由于只测了一组实验数据，这样得出的结论会具有片面性或偶然性，所以为了寻找普遍规律，做完一次实验后，需要换用不同液体重新实验；（3）想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关，需要选用体积相同、密度不同的物体，使其浸没在同种液体中（保证了液体密度相同、排开液体的体积相同），比较浮力的大小。故答案为：（1）测量空桶的重力；D、B、A、C；（2）0.2；0.2；通过一组数据得出的结论会具有片面性或偶然性；换用不同液体重新实验；（3）体积。【点评】本题目就是考查学生对阿基米德实验的掌握程度，看学生能否掌握每个步骤，以及每一步要测量的对象，只要基本知识掌握扎实，题目不难做出。2．（2018•苏州）为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系，小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧測力计上，测力计示数为G．然后将金属块缓慢浸入水中，且始终不与杯接触，如图。（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，说明浮力大小逐渐变大。据此，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大面增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验你认为下列说法正确的是D。A．只有小明的观点合理B．只有小华的观点合理C．两人的观点都不合理D．两人的观点都合理（2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为F，据此可得出小明的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力F浮=G﹣F。（3）为了深入研究，他们测出量筒中水的体积V排，水的密度用ρ水表示，其重力G排=ρ水V排g，通过比较数据发现F浮=G排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出F浮=G排，说明决定浮力大小的根本因素是G排。第3页（共12页）（4）从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是一直不变。【分析】（1）浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力作用，根据F=G﹣F浮可知，受到的浮越大，则弹簧测力计的示数越小。（2）增大金属块浸没在水中的深度，测力计的示数始终不变且为F，据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关；（3）重力G=mg=ρVg；（4）根据台秤示数等于台秤对容器的支持力，然后根据阿基米德原理可知台秤示数前后示数的变化值。【解答】解：（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，根据F=G﹣F浮可知，说明浮力大小逐渐变大；金属块浸没前的过程中，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验两人的观点都合理，故说法正确的是D；（2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为F，据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关，故小明的观点不具有普遍性；这个过程中金属块受到的浮力根据F=G﹣F浮可知，F浮=G﹣F；（3）量筒中水的体积V排，水的密度用ρ水表示，其重力G排=m排g=ρ水V排g，通过比较数据发现F浮=G排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出F浮=G排，说明决定浮力大小的根本因素是G排。（4）对台秤受力分析可知：受溢水杯和水竖直向下的重力，金属块向下的压力F压=F浮，由平衡条件得：台秤对容器的支持力FN=G+F压；从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中G、F浮不变，故台秤的示数变化情况是一直不变。故答案为：（1）变大；D；（2）小明；G﹣F；（3）ρ水V排g；（4）一直不变。第4页（共12页）【点评】本题考查了影响浮力大小的因素，侧重考查了称重法的应用，是一道常见题。3．（2018•衡阳）为了直观验证阿基米德原理，实验装置如图所示，把弹簧测力计上端固定在铁架台上，用粗铁丝做一个框，挂在弹簧测力计挂钩上。在粗铁丝框上端悬吊一个金属块，下端放一小杯。在金属块的正下方，有一个溢水杯，溢水杯放置在铁架台的支架上，溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。（1）平稳缓慢地抬高溢水杯支架，使金属块完全浸没入水中（如图甲→乙→丙），在此过程中。弹簧测力计示数：F甲等于F乙（选填“大于”、“等于”或“小于”）。（2）再平稳缓慢地降低溢水杯支架，使金属块完全离开水面（如图丁）。可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为1.2N，此时浮力的测量数值比真实数值将偏大（选填“偏大”或“偏小”）。【分析】（1）根据阿基米德原理可得F甲、F乙的大小关系；（2）根据F浮=G﹣F示可求浮力；金属块完全离开水面时要带一些小水滴，使重力G偏大。【解答】解：（1）平稳缓慢地抬高溢水杯支架，使金属块完全浸没入水中（如图甲→乙），由阿基米德原理可知，在此过程中甲受到的浮力等于排开液体所受的重力，故F甲=F乙；（2）由图丙、丁可知，弹簧测力计的分度值，0.2N，图丁G=4.4N，图丙F示=3.2N，图丙中金属块所受到的浮力约为：F浮=G﹣F示=4.4N﹣3.2N=1.2N；金属块完全离开水面时要带一些小水滴，使重力G测的数值偏大，根据F浮=G﹣F示可知，此第5页（共12页）时浮力的测量数值比真实数值将偏大。故答案为：（1）等于；（2）1.2；偏大。【点评】本题主要考查阿基米德原理以及称重法求浮力，常见题目。4．（2018•北京）为了验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关”，小明选用如图所示的圆柱体A（ρA＞ρ水）、弹簧测力计和装有适量水的烧杯进行实验。（1）以下是他的部分实验步骤，请你帮他补充完整：①将圆柱体A悬挂在弹簧测力计下，静止时记录弹簧测力计的示数为F1。②将圆柱体A下部的一格浸入水中，圆柱体不接触容器，静止时记录弹簧测力计的示数为F2。③将圆柱体A下部的两个格浸入水中，圆柱体不接触容器，静止时记录弹簧测力计的示数为F3。（2）由F1﹣F2≠F1﹣F3（选填”=“或“≠”），可以验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关”。【分析】（1）影响浮力的因素：液体的密度、排开液体的体积；要探究浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积的关系，需要控制液体密度相同，改变物体排开水得体积，据此补充步骤。（2）根据称量法算出两次浮力，比较得出结论。【解答】解：（1）③要探究：浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积的关系，需要控制液体密度相同，改变排开液体的体积，故需要将圆柱体A下部的两个格浸入水中，圆柱体不接触容器，静止时记录弹簧测力计的示数为F3；（2）圆柱体A下部的一格浸入水中时的浮力：F浮1=F1﹣F2；圆柱体A下部的两个格浸入水中时的浮力：F浮2=F1﹣F3；由F1﹣F2≠F1﹣F3知，F浮1≠F浮2可得“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关”。故答案为：（1）将圆柱体A下部的两个格浸入水中，圆柱体不接触容器；（2）≠。第6页（共12页）【点评】此题主要考查的是学生对“浮力的大小跟哪些因素有关”探究实验的理解和掌握，同时考查学生对浮力公式的理解和掌握，综合性很强，有一定难度，掌握控制变量法是解决此题的关键。5．（2018•河南）某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。（1）先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为3.8N。（2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为1.4N．石块排开的水所受的重力可由AD（填字母代号）两个步骤测出。（3）由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力。（4）为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是A。A．用原来的方案和器材多次测量取平均值B．用原来的方案将水换成酒精进行实验C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验（5）另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则能（选填“能”或“不能”）得到与（3）相同的结论。【分析】（1）根据平衡力和相互力判断出石块的重力；（2）（3）物体没有浸入液体中时弹簧测力计的示数等于物体的重力；物体重力与物体完全浸入液体后弹簧测力计示数之差是物体在液体中受到的浮力；液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力；分析实验现象得出实验结论；（4）探究性实验多次测量找普遍规律，测量型实验多次测量求平均值减小误差；（5）浮力大小与排开液体所受重力大小根据力的分析进行解答。【解答】解：（1）由图B可知，弹簧测力计的示数为3.8N，即物体对弹簧测力计的拉力为第7页（共12页）3.8N，因为物体间力的作用是相互的，弹簧测力计对物体的拉力也为3.8N；因为物体处于平衡状态，受拉力和重力是一对平衡力，大小相等，故物体的重力是3.8N；（2）由称重法：知：F浮=G﹣F示=3.8N﹣2.4N=1.4N；液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力，由图中AD两个步骤测出；（3）根据（2）知F浮=1.4N；排开液体的重力：G排=F桶和水﹣F桶=2.6N﹣1.2N=1.4N，故可以得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力，即F浮=G排；（4）本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究性实验，多次测量找普遍规律。A．测量型实验多次测量取平均值减小误差，此实验为探究型，不能求平均值，故A不合理；B．用原来的方案将水换成酒精进行多次实验，找出普遍规律，故B合理；C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验，找出普遍规律，故C合理；故选A；（5）只将石块的一部分浸入水中，排开水的体积减小，排开水的重力减小，浮力减小，仍能得出；F浮=G排。故答案为：（1）3.8；（2）1.4；AD；（3）排开液体的重力；（4）A；（5）能。【点评】本题主要考查探究浮力大小与排开液体所受重力的关系的实验，由称重法具体考查阿基米德原理，是一道实验操作题。6．（2018•张家界）小华同学在学习阿