探究浮力的大小跟哪些因素有關

[實驗要點]

1.實驗過程：

（1）實驗器材：彈簧測力計、燒杯、細繩、各種物塊、水、鹽水或其他液體。

（2）實驗方法：控制變量法。

①探究浮力的大小與物體浸在液體中的體積的關系時，用彈簧測力計提著同一物體，使物體浸入同種液體的體積不同，觀察彈簧測力計示數，如圖1甲、圖1乙、圖1丙。

②探究浮力的大小與液體密度的關系時，用彈簧測力計提著同一物體，使物體浸沒在不同液體的同一深度，觀察彈簧測力計示數，如圖1甲、圖1丁、圖1戊。

③探究浮力的大小與物體浸入液體的深度是否有關時，用彈簧測力計提著同一物體，使物體浸沒在同種液體的不同深度，觀察彈簧測力計示數，如圖1甲、圖1丙、圖1丁。

（3）浮力的計算：[F浮=G-F示]。

（4）選用不同液體、不同物塊進行多次實驗，目的是得出普遍規律。

（5）實驗時燒杯中液體“適量”的標準：物體能夠浸沒在液體中，且不接觸燒杯底。

2.實驗結論：浮力的大小只跟液體的密度和物體浸在液體中的體積有關。液體密度不變時，浸在液體中的體積越大，物體受到的浮力越大；浸在液體中的體積不變時，液體密度越大，物體受到的浮力越大。

3.注意事項：（1）“物體浸在液體中的體積”也就是“物體排開液體的體積”，浸入的物體體積排開了本來處于這一位置的液體。（2）物體在浸沒入液體之前，隨著浸入液體中的深度逐漸變大，物體浸入液體的體積隨之增大，物體受到的浮力也增大了，這表明物體受到的浮力的大小與浸在液體中的體積有關，不能理解為與浸在液體中的深度有關。（3）物體所受浮力的大小與物體的密度、重力、形狀以及液體的多少、物體浸沒在液體中的深度、物體在液體中的運動狀態等因素無關。

[能力提升]

例 探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中，實驗小組找來體積相同的實心銅塊和鋁塊、彈簧測力計、兩杯體積相同的水和鹽水、細繩等器材設計了以下實驗。

（1）銅塊浸沒在水中后，所受的浮力大小為_________[N]。

（2）做[①③④]三次實驗是為了探究浮力的大小與__________________的關系，可得出的結論是__________________，采用的實驗方法是__________________。

（3）分析_________三次實驗數據，可知浮力的大小與物體浸入液體內的深度無關。

（4）實驗時若先將物體放入水中讀出彈簧測力計的示數，再測物體的重力，則會使浮力的測量結果_________（選填“偏大”或“偏小”）。

（5）觀察_________三次實驗可探究浮力的大小與液體密度的關系，可得出的結論是__________________，有同學認為此實驗不可靠，理由是__________________。

（6）為了觀察物體逐漸浸入水中時所受浮力的變化情況，彈簧測力計吊著物體要勻速、緩慢下放，這是為了保證物體處于_________狀態。

（7）由圖中提供的數據，可求出鹽水的密度為_________[kg/m3]；（[ρ水=1.0×103kg/m3，g=10 N/kg]）。

（8）下列四個選項中，表示彈簧測力計的拉力[F]與物體浸入深度[h]的關系圖象是（ ）、表示物體所受的浮力[F]與其浸入深度[h]的關系圖象是（ ），表示容器底部所受液體壓力[F]與銅塊浸入液體深度[h]的關系圖象是（ ）。

（9）小組成員小明想探究“物體受到的浮力與其形狀是否有關”，他找來薄鐵片、燒杯和水進行實驗。實驗步驟如下：[①]鐵片放入盛水的燒杯中，鐵片下沉至杯底；[②]將鐵片彎成“碗狀”再放入水中，它漂浮在水面上。通過分析可知，第一次鐵片受到的浮力_________（選填“大于”、“等于”或“小于”）第二次鐵片受到的浮力；小明得出：物體受到的浮力與其形狀有關。你認為這個結論_________（選填“可靠”或“不可靠”），理由是_________。

（10）小組成員小亮想探究“物體受到的浮力與其重力是否有關”，他應該選擇_____相同的[A]、[B]、[C]三個圓柱體，測得重力分別為4 N、4.5 N和5 N，然后進行如圖所示的實驗（三個圓柱體均未觸底）。比較序號[a]、[b]、[c]三次實驗，可得出結論：____________________ "。

答案：（1）1 （2）物體浸入液體中的體積；液體密度相同時，物體浸入液體中的體積越大，物體受到的浮力越大；控制變量法 （3）[①④⑤] （4）偏大 （5）①④⑦ " "物體排開液體的體積不變時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大；物體浸入液體中的深度不同 （6）平衡 （7）[1.2×103] （8）B；D；D （9）小于 " 他只關注了鐵片形狀的改變，忽視了鐵片排開液體的體積對浮力大小的影響 （10）浮力的大小與物重無關

[綜合實踐]

小剛用天平和量筒“測量金屬塊的密度”時，進行了如圖操作。請回答下列問題。

（1）將天平放在水平臺面上，將游碼撥到零刻度線，發現指針指示的位置如圖甲所示，他應將平衡螺母向_________調節（選填“左”或“右”），使天平水平平衡。（2）用調節好的天平測金屬塊質量時，調節天平平衡，砝碼及游碼在標尺上的位置如圖乙所示，用細線系住金屬塊放入裝有[20 mL]水的量筒內，水面如圖丙所示，計算出金屬塊密度[ρ= ]_________g/cm3。（3）小剛在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗后思考：同一物塊浸沒在不同液體中所受浮力不同，是不是就可以先測出物塊的重力，再將物塊浸沒在水中測出此時的拉力，由此來測量不同液體的密度呢？小剛實驗前先分析得到彈簧測力計的示數與被測液體的密度之間的函數關系，符合此關系的應是圖[3]中的圖線_________（選填“[①]”“[②]”或“[③]”）。（4）他決定對彈簧測力計進行重新標度，將它改成一個密度秤。使用時，在燒杯中裝不同的液體，將物塊浸沒在不同液體中，這樣就可以測出液體的密度，該密度秤的零刻度應標在_________[N]處，待測液體密度[ρ液]應不超過_________[g/cm3]。

答案：（1）右 （2）[2.7] （3）[②] （4） [4] [4]

（作者單位：沈陽市南昌初級中學）