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探究浮力的大小跟哪些因素有关

2023-06-11贾元真富春竹祝蕊

初中生学习指导·提升版 2023年5期
关键词:阿基米德测力计浮力

贾元真 富春竹 祝蕊

要点提炼

1.重点

(1)研究方法:控制变量法。

①控制液体密度ρ相同,改变物体浸在液体中的体积V,V越大,物体所受到的浮力越大。

②控制物体浸在液体中的体积V浸相同,改变液体的密度ρ,ρ越大,物体所受到的浮力越大。

(2)数据处理:称重法。本实验求浮力的依据是二力平衡。在竖直向上方向有物体受到弹簧测力计的拉力F和液体对物体的浮力F,在竖直向下方向有物体受到的重力G,由此得出F= G - F

(3)由V过渡到V。采用控制变量法设计实验方案时,教材选用了物体浸入液体中的体积V,没有直接引入物体排开液体的体积V,但是在考试中又经常出现V(如下文的例题),很多同学对这两个量的理解不深刻。其实V易于观察,但难于测量;V不易观察,但易于测量。只要借助体积守恒的思想,用排水法就可以完成由 V到V的合理过渡。

2.易错点

部分同学误认为浮力的大小与物体浸入液体的深度有关。在常规实验中,同学们容易得出以下错误结论:在物体浸没前,物体受到浮力的大小随浸入液体深度的增加而增大;当物体浸没后,浮力的大小不变。

这个结论的错误之处是:在物体浸没前,物体浸入液体的深度增加时,并没有控制V(V)这个影响浮力大小的因素保持不变。因此,物体浸入液体深度的增加是表象,实质是V(V)增大,导致浮力增大,并不是深度的变化引起了浮力的变化。

3.难点

本实验在求出F的基础上,通常还会结合阿基米德原理进行相关物理量计算的考查,提高考题的难度。

(1)计算排开液体的重力:根据阿基米德原理F= G,即可求得。

(2)计算被测物体的体积及密度:根据阿基米德原理F= G= ρgV,V= V,可以计算出浸没在液体中物体的体积。再根据G = mg,ρ = m/V,求得物体的密度。

(3)计算液体的密度:在求得V的基础上,由阿基米德原理F= G= ρgV,得ρ=F/gV,即可计算出液体密度。

探究应用

例 (2022·贵州·黔西南)小明与同学一起利用弹簧测力计、玻璃杯、金属块、水、浓盐水等实验器材,探究浮力的大小与哪些因素有关。他们正确地进行了如图所示的实验操作:

(1)根据以上实验,把表中数据填写完整。

(2)分析实验②③可得:液体密度相同,金属块排开液体的体积越大,浮力越______________。分析实验③④可得:金属块排开液体的体积相同,液体密度越大,浮力越____________。

(3)结论:浮力的大小与____________和____________有关。

(4)用这种实验方法,还可以测量____________的密度。

(5)小明完成上述实验后,找来合适的玻璃杯,倒入足够深的水,将挂在测力计上的金属块逐渐下降,但不接触容器底。绘制出了实验中测力计的示数F随物体下表面至水面深度h变化的F-h图象(图⑤)。分析图象可知:当金属块浸没水中后继续下降过程中测力计的示数____________,这表明:浸没在水中的物体受到的浮力跟浸没的深度____________。

答案:(1)1.2 (2)大 大 (3)物體排开的液体的体积 液体密度 (4)金属块(或浓盐水) (5)不变 无关

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