2024年中考物理复习《浮力实验题的解题思路》（精品讲义）

这是一份2024年中考物理复习《浮力实验题的解题思路》（精品讲义），共12页。试卷主要包含了解题策略，典例引领，真题演练等内容，欢迎下载使用。
一、解题策略
重点实验1.探究浮力大小与哪些因素有关实验
说明：
1.比较图B和C可知，物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
2.比较图C和E可知，物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
3.比较图C和D可知，浮力的大小与物体浸没在液体中的深度有无关。
4.图E中物体受到浮力大小为0.8N。
5.比较图C和E可知，水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
重点实验2.验证阿基米德原理实验
说明：
1.实验更合适的操作顺序是：b、、c、d。
2.实验中溢水杯倒水必须有水溢出后才能做实验，否则会出现浮力大于物体排开水的重力。
3.此实验弹簧测力计的示数关系是：Fa－Fc＝Fd－Fb
4.实验结论：物体受到的浮力等于物体排开液体的重力。数学表达式：F浮=G排=ρ液gV排。
5.注意事项：
（1）实验选取的石块、弹簧测力计、烧杯的规格一定要恰当，以便测量顺利的进行，比如：石块、木块大而放不进烧杯中。
（2）测量各种力时，弹簧测力计一定要在装置整体静止时读取结果，并注意量程和分度值。
（3）操作过程中将石块放入液体中时一定要轻、要小心，以免碰到杯壁将杯打破或将水溢出，造成不应的失误甚到伤害到人。
二、典例引领
例1．（2022•齐齐哈尔）某小组同学在“探究影响浮力大小的因素”实验中，提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想：
①与物体浸没在液体中的深度有关；
②与物体排开液体的体积有关；
③与液体的密度有关。
实验器材有：弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水（ρ盐水＞ρ水）。
小明先用弹簧测力计测出金属块的重力，然后将金属块慢慢浸入液体中不同深度。实验步骤如图a、b、c、d、e所示（液体均未溢出），并将弹簧测力计的示数记录下来。
（1）分析数据可知，金属块浸没在水中时受到的浮力大小是 2 N；金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是 2.2 N；
（2）分析实验步骤a、c、d可知，在同种液体中，物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度 无关 （选填“有关”或“无关”）。分析三个实验步骤 a、b、c （填序号）可知，在同种液体中，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；分析实验步骤a、d、e可知，在物体排开液体的体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力 越大 ；
（3）若先完成步骤c，再完成步骤a，则测得的浮力将 偏大 （选填“偏大”或“偏小”）；
（4）该小组同学完成本次实验后，又用获得的数据求出了金属块的体积为 2×10﹣4 m3，盐水的密度为 1.1×103 kg/m3。
分析：（1）根据称重法知物体在水中和盐水中受到的浮力大小等于在空气中弹簧测力计的示数减去浸没在水中或盐水中时弹簧测力计的示数；
（2）影响浮力因素是液体的密度、排开液体的体积；
分析实验步骤a、c、d或a、d、e的相同量和不同量，根据控制变量法分析解答；
要探究浮力与排开液体体积的关系，需要控制液体的密度相同，改变排开液体的体积，据此判断出实验序号；
根据控制变量法，找出不变的量和变化的量，确定浮力大小与变化量之间的关系；
（3）根据称重法分析解答；
（4）根据G＝mg求出金属块的质量；根据阿基米德原理求出金属块的体积，由于排开盐水的体积等于金属块的体积，由阿基米德原理算出盐水的密度。
【解答】（1）由a、c或a、d，根据称重法知金属块浸没在水中时受到的浮力大小是：
F浮＝G﹣F＝4.8N﹣2.8N＝2N；
由a、e，根据称重法知金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是：
F浮′＝G﹣F′＝4.8N﹣2.6N＝2.2N；
（2）分析a、c、d三次实验可知，液体的密度和排开液体的体积相同，金属块浸没在水中深度增加，弹簧测力计的示数不变，由称重法可知，金属块所受浮力不变，说明浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关；
要验证浮力大小与排开液体体积的关系，需要控制液体的密度相同，排开液体的体积不同，步骤a、b、c符合题意；
分析a、d、e三次实验可知，排开液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，且液体的密度越大，弹簧测力计的示数越小，由称重法可知，浮力越大，所以可以得出结论：在物体排开液体的体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力越大；
（3）若先完成实验c，再完成实验a，会由于金属块沾有水，导致所测重力偏大，由称重法F浮＝G﹣F可知，测得金属块受到的浮力将偏大；
（4）由G＝mg可知金属块的质量：
因金属块完全浸没在水中，
根据F浮＝ρ液gV排可得金属块的体积：
根据F浮＝ρ液gV排可得盐水的密度为：
答案：（1）2；2.2；（2）无关；a、b、c；越大；（3）偏大；（4）2×10﹣4；1.1×103。
【点评】本题考查影响浮力大小的因素、控制变量法的使用、浮力的测量、密度的计算和阿基米德原理的应用，是一道综合题。本题探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验，考查控制变量法、称重法测浮力。
例2．（2022•北京）小京为了证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的，他利用符合实验要求的弹簧测力计、刻度尺、烧杯、水和金属块等器材进行实验。
（1）以下是他的部分实验步骤，请帮他补充完整。
①将金属块悬挂在弹簧测力计下，测量金属块受到的重力G并记录。
②在烧杯中装入适量的水， 将金属块浸没在水中且不接触烧杯 ，静止时记录弹簧测力计的示数F，用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录。
③ 向烧杯中加水，将金属块浸没在水中且不接触烧杯 ，静止时记录弹簧测力计的示数F，用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录。
④用公式 F浮＝G﹣F 计算金属块所受浮力F浮1、F浮2并记录。
（2）由水的深度变化时，F浮1 ＝ F浮2（选填“＝”或“≠”），就可以证明这种观点是错误的。
分析：影响浮力大小的有排开液体的体积和排开液体的密度两个因素，在探究“物体浸没水中前，所受浮力大小与物体浸入水中的深度有关”时，应控制排开液体的体积和排开液体的密度不变，只改变物体浸入水中的深度，用称重法求出浮力并比较大小，即可证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的。
【解答】（1）实验步骤：
①将金属块悬挂在弹簧测力计下，测量金属块受到的重力G并记录。
②在烧杯中装入适量的水，将金属块浸没在水中且不接触烧杯，静止时记录弹簧测力计的示数F，用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录。
③向烧杯中加水，将金属块浸没在水中且不接触烧杯，静止时记录弹簧测力计的示数F，用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录。
④用公式F浮＝G﹣F计算金属块所受浮力F浮1、F浮2并记录。
（2）通过上述实验，由水的深度变化时，F浮1＝F浮2，就可以证明浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的。
答案：（1）②将金属块浸没在水中且不接触烧杯；③向烧杯中加水，将金属块浸没在水中且不接触烧杯；④F浮＝G﹣F；（2）＝。
【点评】针对影响浮力大小的因素常见的错误认识，考查学生自主设计方案的能力。运用控制变量法，如何实现在排开液体体积不变的前提下，改变物体浸入液体中的深度是本题的关键。
例3.（2022•枣庄）小李同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
（1）实验步骤如图1所示，甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，物体受到的浮力F浮＝ F1﹣F3 。
（2）小李利用三个不同物体a、b、c进行实验探究，实验数据如下表：
分析表中物体a、b的实验数据，小李得出的结论是： 物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力 。
（3）小李在探究物体c所受浮力的实验中，排除各种测量误差因素的影响，发现物体c排开水的重力明显小于它所受浮力，请分析实验操作中造成这种结果的原因： 将物体c浸入水中之前，溢水杯中没有加满水（或排开是水没有全部流入小桶） 。
（4）小张利用身边的器材对小李的实验进行改进：两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯（由饮料瓶和吸管组成）、薄塑料杯（质量忽略不计）等器材，装置如图2所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到弹簧测力计A的示数逐渐 变小 ，弹簧测力计B的示数逐渐 变大 ，若弹簧测力计A的示数变化量为ΔFA，弹簧测力计B的示数变化量为ΔFB，则它们的大小关系是ΔFA ＝ ΔFB（选填“＞”、“＝”或“＜”）；
（5）针对两种实验方案，小张实验装置的优点是 B （填答案标号）。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化，实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
分析：（1）根据称重法求出物体受到的浮力；
（2）分析比较表中的浮力与排开水的重力关系得出结论；
（3）在实验中，排除测量误差因素的影响，从溢出水的体积小于排开水的体积考虑；
（4）如图2所示，向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，重物排开水的体积变大，受到的浮力变大，根据称重法F浮＝G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变化；重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大，即弹簧测力计B的示数越大，薄塑料袋的质量忽略不计时，根据阿基米德原理可知弹簧测力计A、B示数的变化量关系；
（5）改进后的优点从增加实验器材的目的来分析。
【解答】（1）由图甲可知物体的重力G＝F1，由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F′＝F3，则物体受到的浮力F浮＝G﹣F′＝F1﹣F3；
（2）由表中可知，物体a、b的实验数据中物体受到浮力大小与物体排开水的重力相等，因此可得结论：物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力；
（3）在实验中，若溢水杯没有装满水，造成溢出水的体积小于排开水的体积，则排开水的重力明显小于所受的浮力（或排开是水没有全部流入小桶）；
（4）如图2所示，向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，重物排开水的体积变大，受到的浮力变大，由称重法F浮＝G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变小，
重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大，即弹簧测力计B的示数越大，薄塑料袋的质量忽略不计时，由阿基米德原理可知，弹簧测力计A、B示数的变化量相等，即ΔFA＝ΔFB；
（5）比较两种实验方案可知，改进后：
A.由称重法F浮＝G﹣F′可知，弹簧测力计A的示数等于物体的重力减去受到的浮力，故A错误；
B.薄塑料袋不计质量，能同步观察测力计A、B示数的变化，从而得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力的关系，故B正确；
答案：（1）F1﹣F3；（2）物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力；（3）将物体c浸入水中之前，溢水杯中没有加满水（或排开是水没有全部流入小桶）；（4）变小；变大；＝；（5）B。
【点评】本题主要是考查学生科学探究的能力、分析能力、观察能力以及对阿基米德原理的理解等，弄清楚实验装置中每一个仪器的作用和目的是关键。
例4.（2022•泰州）如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
（1）物块未浸入水中时，弹簧测力计示数如图甲所示，物块的重力为 1.8 N。
（2）小明将物块从图甲下降至图乙的过程中，发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时，还观察到 容器内的水面上升 ，由此初步分析得出：物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关。
（3）继续增大物块所处的深度，当它与容器底部接触后，弹簧测力计示数如图丙所示，此时物块受到的浮力为 0.8 N。
（4）为探究浮力与液体密度的关系，小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中，这样操作的目的是为了控制 排开液体的体积 相同；他发现液体密度改变，而物块受到的浮力变化却不明显。小明想出下列四种实验改进方案，其中不可行的是 C、D 。
A.换用体积更大的同种物块 B.换用密度比水小得多的液体
C.换用精确程度更高的测力计 D.利用现有器材进行多次实验
分析：（1）明确弹簧测力计的分度值为0.2N，可知弹簧测力计的示数为1.8N；
（2）容器内水面上升，说明物块进入水中的体积增大，也即排开液体的体积在增大；
（3）影响浮力大小的因素有：液体的密度和排开液体的体积两个因素，图丙与图乙相比较，这两个因素都相同，所以，图丙中物块所受浮力等于图乙中所受浮力；
（4）当物体浸没时，V排＝V，浮力变化ΔF浮＝ρ盐水gV排﹣ρ水gV排＝ΔρgV，要想增大两次的浮力之差，可以增大两次的密度差，或者增大物体的体积。
【解答】（1）弹簧测力计的分度值为0.2N，甲图弹簧测力计的示数为1.8N；
（2）物块进入水中的体积增大，也即排开液体的体积在增大，可以观察到“容器内水面上升”现象；
（3）根据F浮＝ρ液gV排可知，浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关，所以，图丙中物块受到的浮力等于图乙中所受的浮力，即F浮＝G﹣F拉＝1.8N﹣1N＝0.8N；
（4）当物体两次都浸没时，V排2＝V排1＝V，浮力变化ΔF浮＝ρ盐水gV排2﹣ρ水gV排1＝ΔρgV，要想增大两次的浮力之差，可以增大两次的密度差，或者增大物体的体积，选项A、B可行；而选项C、D不能改变两次的浮力之差，故选：C、D。
答案：（1）1.8；（2）容器内的水面上升；（3）0.8；（4）排开液体的体积；C、D。
【点评】当物体浸没时，V排＝V；当物体两次V排相同时，两次浮力之差ΔF浮＝ΔρgV，影响ΔF浮的因素有Δρ、V两个。
三、真题演练
1.（2022江苏泰州）如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
（1）物块未浸入水中时，弹簧测力计示数如图甲所示，物块的重力为______N；
（2）小明将物块从图甲下降至图乙的过程中，发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时，还观察到______由此初步分析得出：物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关；
（3）继续增大物块所处的深度，当它与容器底部接触后，弹簧测力计示数如图丙所示，此时物块受到的浮力为______N；
（4）为探究浮力与液体密度的关系，小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中，这样操作的目的是为了控制______相同；他发现液体密度改变，而物块受到的浮力变化却不明显。小明想出下列四种实验改进方案，其中不可行的是______；
A.换用体积更大的同种物块 B.换用密度比水小得多的液体
C.换用精确程度更高的测力计 D.利用现有器材进行多次实验
答案：①1.8 ②水面上升 ③0.8 ④排开液体的体积相同 ⑤D
2.（2022湖南邵阳）小军同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时，他用弹簧测力计悬挂一个实心金属块，分别在下列四种情况下保持静止（如图所示）。请你帮助小军同学完成以下问题：
（1）乙图中金属块所受浮力为______N；
（2）比较甲、丙、丁三幅图可得出结论：浮力的大小与______有关；
（3）比较______三幅图可得出结论：浮力的大小与物体没在液体中的体积有关。
答案：①0.4 ②液体的密度 ③甲乙丙
3.（2022湖北十堰）在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中，小明提出如下猜想：
A.可能与液体密度有关
B.可能与物体浸在液体中的体积有关
C.可能与物体密度有关
D.可能与物体浸没在液体中的深度有关
他们领取的实验器材有：柱形铁块一个、弹簧测力计一个、一杯水（适量）、细线（体积忽略不计）。
（1）只用这些器材，可以验证上述猜想中的B和_____（选填字母序号）是否正确。
（2）如图是探究猜想B的实验过程，将铁块悬挂在弹簧测力计下静止在空气中时，弹簧测力计示数为F1；将铁块部分浸入水中时，弹簧测力计示数为F2，此时铁块受到的浮力大小表达式为F浮＝_____（用题中物理量符号表示）。将铁块浸没在水中时，弹簧测力计示数为F3，则F2_____F3（选填“大于”、“小于”或“等于”）。分析比较F1、F2、F3的大小与浮力的关系，可以得到结论：铁块浸在水中的体积越大，受到的浮力越大。
答案：①D ②F1﹣F2 ③大于
4.（2022朝阳）小文利用如图所示的实验装置，进行了如下实验：
（1）通过______三个图进行比较，说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关；
（2）物体A浸没在水中时受到的浮力是______N，物体A的体积是______m3；
（3）由图示实验数据得出盐水的密度是______kg/m3；
（4）他还想探究“物体受到的浮力大小与其形状是否有关”，于是找来薄铁片、烧杯和水进行实验，实验步骤如下：
步骤一，将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底；
步骤二，将铁片弯成“碗状”再放入盛水的烧杯中，让它漂浮在水面上。
①通过分析可知，第一次铁片受到的浮力______（选填“大于”、“小于”或“等于”）第二次铁片受到的浮力；
②小文得到的结论是：物体受到的浮力大小与其形状有关，他得出错误结论的原因是______。
答案：①甲、丙、丁 ②4 ③4×10﹣4 ④1.1×103 ⑤小于 ⑥没有控制物体排开液体的体积相同
5.（2022毕节）在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时，小丽将一个物块挂在弹簧测力计下，并逐渐使其浸入水中，实验过程和对应的实验数据如图甲、乙、丙、丁、戊所示。
（1）由图甲、丙可知，物体浸没在水中时，受到的浮力为 N。
（2）分析图甲、乙、丙可知物体所受浮力大小与 （填“排开液体”或“物体”）的体积有关。
（3）分析图 可知，物体所受浮力与它浸没在水中的深度无关。
答案：（1）1.0；（2）排开液体；（3）丙、丁、戊。
6.（2022北京）小京为了证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的，他利用符合实验要求的弹簧测力计、刻度尺、烧杯、水和金属块等器材进行实验。
（1）以下是他的部分实验步骤，请帮他补充完整。
①将金属块悬挂在弹簧测力计下，测量金属块受到的重力G并记录；
②在烧杯中装入适量的水，___________，静止时记录弹簧测力计的示数F1，用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录；
③___________，静止时记录弹簧测力计的示数F2，用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录；
④用公式___________计算金属块所受浮力F浮1、F浮2并记录。
（2） 由水的深度变化时，F浮1________F浮2（选填“=”或“≠”），就可以证明这种观点是错误的。
答案：①将金属块浸没在水中且不接触烧杯 ②向烧杯中加水，将金属块浸没在水中且不接触烧杯 ③F浮=G－F ④=
7.（2022四川达州）某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块（不吸水）、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。
（1）如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤，最科学合理的实验顺序是___________；
（2）根据图中的实验数据可求出石块的密度为___________kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）
（3）兴趣小组的同学换用不同的物体（不吸液体）或液体按科学合理的顺序进行了多次实验，由实验数据得出F浮_______G排（选填“＞”、“＜”或“＝”），从而验证了阿基米德原理的正确性；
（4）图丁步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中（未接触溢水杯），液体对杯底的压强___________（选填“逐渐变大”、“一直不变”或“逐渐变小”）；
（5）如果换用密度小于液体密度的物体（不吸液体）来进行该实验，则图_______步骤中可不使用弹簧测力计；
（6）其中一个同学每次进行图甲步骤时，都忘记将溢水杯中液体装满，其他步骤无误，因而他会得出F浮_________G排（小桶中液体所受重力）的结论。（选填“＞”、“＜”或“＝”）
答案：①丙、甲、丁、乙 ②2.8×103 ③= ④一直不变 ⑤丁 ⑥＞
8.（2022威海）在学习了浮力知识后，小明进一步探究浮力的有关问题：
实验一：探究漂浮物体受到的浮力大小与物体排开液体重力的关系。
（1）实验步骤如下：（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
步骤1：如图甲所示，用弹簧测力计测量物体的重力为；
步骤2：如图乙所示，在量筒中倒入适量的水；
步骤3：如图丙所示，将物体轻轻放入量筒中，发现物体漂浮在水面上，由此可知物体所受浮力大小为________N；
步骤4：观察量筒中水面的变化情况，通过计算可知物体排开水的重力为________N；
综合分析实验数据可得到的结论是___________。
实验二：探究浮力大小与液体密度的关系。
（2）小明又将该物体分别放入两种不同的液体中，得到的实验数据如表1所示，他分析数据得出结论：液体密度越大，物体受到的浮力也越大。小红认为小明的实验不合理，她判断的理由是___________；
表1
（3）该物体在液体1中处于沉底状态，说明物体的密度_________（选填“大于”“小于”或“等于”）液体1的密度；若使该物体在液体1中上浮，你的方法是___________（写出一种即可）。
答案：①0.96 ②0.96 ③物体受到浮力大小等于物体排开液体的重力 ④没有控制物体排开液体的体积相同 ⑤大于 ⑥物体的密度大于液体1的密度，物体在液体中沉底，若使该物体在液体1中上浮，可以增大液体1的密度，直到液体密度大于物体的密度时，即浮力大于物体的重力时，物体便可上浮。物体
物重
G/N
物体浸没在水中测力计的示数F/N
浮力
F浮/N
空桶重
G0/N
桶与排开水的总重G1/N
排开水重
G排/N
a
1.2
0.7
0.5
0.6
1.1
0.5
b
2
1.4
0.6
0.6
1.2
0.6
c
2.4
1.7
0.7
0.6
1.2
0.6
液体
液体的密度（g/cm3）
物体排开液体的体积（cm3）
物体状态
物体受到的浮力（N）
液体1
0.85
100
沉底
0.80
液体2
1.2
80
漂浮
0.96