专题10 压强和浮力相关实验【四大题型】-【好题汇编】备战2023-2024学年八年级物理下学期期末真题分类汇编（人教版）

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【题型一 探究影响压力作用效果的因素】
1．（2023•北京期末）小丽想要探究压力作用效果与压力大小、受力面积大小的关系．她利用小桌、砝码和海绵在水平桌面上进行实验，过程如图所示。
（1）该实验是通过 海绵的凹陷程度 来显示压力的作用效果；
（2）如图甲、乙所示，将两个相同的小桌分别正立在海绵上，其目的是控制 受力面积 相同，对比甲、乙两次实验可得结论： 在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显 ；
（3）选择图甲、丙所示两次实验来探究“压力作用效果与受力面积有关”是否合理？
答： 不合理 （选填“合理”或“不合理”），理由是： 研究压力作用效果与受力面积有关的关系，应控制压力大小相同、受力面积不同。甲、丙两次实验中压力大小和受力面积均不同 。
解：（1）根据转换法，实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果；
（2）比较甲、乙两图，将两个相同的小桌分别正立在海绵上，小桌和海绵的接触面积均为四条桌腿的面积，甲图中对海绵的压力大小等于桌子的重力大小，乙图中对海绵的压力大小等于桌子和砝码的重力之和，其目的是控制受力面积相同，改变压力的大小，乙图中海绵的凹陷程度更明显，对比可得结论：在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。
（3）研究压力作用效果与受力面积有关的关系，应控制压力大小相同、受力面积不同。甲、丙两次实验中压力大小和受力面积均不同，故不合理。
答案：（1）海绵的凹陷程度；（2）受力面积；在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；（3）不合理；研究压力作用效果与受力面积有关的关系，应控制压力大小相同、受力面积不同。甲、丙两次实验中压力大小和受力面积均不同。
2．（2023•漳州期末）在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中，小欣同学利用木条、橡皮泥、包装带和钩码进行探究活动。如图所示，将橡皮泥做成长方体平放于木条上方，把包装带撕成相同宽度的两段，分别绕过橡皮泥。
（1）小欣同学在包装带下方挂上不同数量的钩码，通过观察对木条比橡皮泥上端 凹陷程度 来比较压力的作用效果；进一步分析可得出结论：受力面积相同时， 压力 越大，压力的作用效果越明显；
（2）小欣同学想继续探究压力的作用效果跟受力面积的关系，应进行的操作是：将橡皮泥恢复原状，把包装带撕成 不同 宽度的两段，两包装带下方挂 相同 数量的钩码。
解：（1）如图所示，将橡皮泥做成长方体平放于木条上方，把包装带撕成相同宽度的两段，并将两段包装带绕过橡皮泥，则受力面积相同，且在包装带下方挂上不同数量的钩码，根据F＝G＝mg，左边橡皮泥受到的压力大，橡皮泥的凹陷程度大，故小欣同学可得出结论：受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（2）小欣同学想继续探究压力的作用效果跟受力面积的关系，要控制压力相同，只改变受力面积，故应进行的操作是：将橡皮泥恢复原状，把包装带撕成不同宽度的两段，两包装带下方挂相同数量的钩码。
答案：（1）凹陷程度；压力； （2）不同；相同。
3．（2023•营口期末）夏日，小丽和妈妈去海边玩，她发现人们在沙滩上留下的脚印有深有浅，对此产生疑问：
压力的作用效果与哪些因素有关呢？她做了如下猜想：
猜想一：可能与压力大小有关；
猜想二：可能与受力面积的大小有关。
为了验证猜想她找到完全相同的两个铁块和海绵，做了如图所示的甲、乙、丙三次实验：
（1）实验中通过观察 海绵的凹陷程度 来比较压力的作用效果。
（2）为了验证猜想一，她应该选择 甲、乙 两次实验进行分析，可得出结论： 受力面积 一定， 压力 越大，压力的作用效果越明显。
（3）对比甲、丙两次实验，小丽认为压力的作用效果与受力面积无关，她的观点是 错误 （选填“正确”或“错误”）的，理由是 没有控制压力相同 。
（4）若两个猜想都正确，书包要用宽的背带，可以用猜想 二 （选填“一”或“二”）的结论来解释。
解：（1）图中压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来反映的，海绵的凹陷程度越大，说明压力的作用效果越明显，这种科学探究方法是转换法；
（2）比较图甲和图乙可知，受力面积相同，乙中压力大，海绵的凹陷程度大，故可得出结论：当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；故为了验证猜想一，她应该选择甲、乙两次实验进行分析；
（3）研究压力作用效果与受力面积大小关系时，要控制压力相同，对比甲、丙两图，小丽认为压力作用效果与受力面积无关，她的观点是错误的，理由是没有控制压力大小相同；
（4）书包要用宽的背带，是通过增大受力面积来减小压力作用的效果，可以用猜想二的结论来解释。
答案：（1）海绵的凹陷程度；（2）甲、乙；受力面积；压力；（3）错误；没有控制压力大小相同；（4）二。
4．（2023•洛阳期末）小明同学利用A、B两物体、海绵等器材做“探究压力的作用效果与什么因素有关”的实验，如图所示。
（1）实验中小明是通过观察 海绵的形变程度 来比较压力作用效果的，海绵被压得越深，说明 压强 （选填“压力”或“压强”）越大。
（2）比较甲、乙两图所示实验，能够得到的结论是 受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显 。
（3）若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，应通过比较图 甲、丙 所示实验，能够得到的结论是 压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显 。
（4）小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图丁所示。他发现它们对海绵压力的作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 没有控制压力大小不变 。
解：（1）实验中，泡沫的凹陷程度越大，压力作用效果越明显，用泡沫的凹陷程度来反映压力作用效果；海绵被压得越深，说明压强越大；
（2）比较甲、乙两图所示实验可知，受力面积相同，压力越大，泡沫凹陷程度越大，故可得结论：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（3）若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，应控制压力相同而受力面积不同，图 甲、丙所示实验符合要求。得出的结论是：压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；
（4）小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图丁所示，因泡沫的凹陷程度不变，故它们对泡沫的压力作用效果不变；
研究压力作用效果和受力面积的关系时，应该保持压力不变。由图丁所示实验可知，没有控制压力大小相等，所以得出的结论不可靠。
答案：（1）泡沫的形变程度；压强；（2）受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；（3）甲、丙；压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；（4）没有控制压力大小不变。
【题型二 探究液体压强与哪些因素有关】
5．（2023•聊城期末）如图是用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
（1）实验中，液体内部压强的大小通过观察 U形管两侧液面高度差 来反映。
（2）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲。其调节的方法是 B （选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平。
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
（3）比较 丙、丁 两图，可以得到：深度相同时，液体的压强与液体密度有关，液体密度越大，压强越大。
（4）在图乙中，固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变，使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时，U形管中液面高度差 不变 （选填“不变”或“改变”）。
解：（1）液体内部压强大小通过U形管两侧液面高度差的大小来反映，这是转换法；
（2）进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的，答案：B；
（2）要探究液体的压强与液体密度的关系，需要控制液体的深度不变，改变液体的密度，实验丙、丁符合题意；
（3）在图乙中，固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变，使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时，液体内部的压强不变，U形管中液面高度差不变。
答案：（1）U形管两侧液面高度差；（ 2）B；（3）丙、丁；（4）不变。
6．（2023•昆明期末）如图所示，小华利用压强计等器材探究“液体内压强的特点”，小华进行了以下的实验操作：
（1）实验前，小华发现U形管内两侧液面左低右高，为让U形管内两侧液面相平，他应该如何操作 取下橡胶管，重新安装 ，检测装置气密性：用手指轻轻按压探头上的橡皮膜，如果U形管中液面升降灵活，说明装置 不漏气 （选填“漏气”或“不漏气”）。
（2）把金属盒固定在水中某一深度，缓慢转动金属盒朝着各个方向，如图B、C、D所示，这是为了探究同种液体在相同深度处，液体向 各个方向 的压强关系，其实验结论是：同种液体在相同深度处，液体向 各个方向压强相等 。
（3）如图E、F所示，金属盒缓慢向下移动过程中，发现U形管两侧液面高度差逐渐增大，由此可得：同种液体，压强随液体深度的增加而 增大 。本实验通过比较U形管两侧液面高度差，来比较液体压强大小，这种实验方法称为 转换法 。
（4）另一组同学在完成该实验时，自制了（如图G﹣a）实验仪器；取一容器，中间用隔板分成大小相同且互不相通的A、B两部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭，A、B两部分加入液体，通过观察橡皮膜的凹凸程度来确定液体内部压强大的小。
①小组同学在A.B两侧倒入水后，实验现象如图G﹣a所示，该装置 不是 （填“是”或“不是”）连通器；
②实验中在A、B两侧分别两种液体（水和盐水）如图G﹣b所示，当橡皮膜相平时，两液面距离橡皮膜的深度为12cm和10cm，则盐水的密度为 1.2×103 kg/m3。
解：（1）安装后，小华发现U形管内液面左低右高，说明软管内气体压强和外界气压不相等，需要重新安装软管，使U形管左右两侧液面相平；
使用前应检查装置是否漏气，用手指轻按金属盒上的橡皮膜，如果U形管中液面升降灵活，说明装置不漏气；
（2）比较B、C、D图可知，金属盒在同种液体的相同深度处，金属盒朝着各个方向，这是为了探究同种液体在相同深度处，液体向各个方向的压强关系；B、C、D图中U形管两侧的高度差相同，据此可得：同种液体在相同深度处，液体向各个方向的压强相等；
（3）如图E、F所示，金属盒缓慢向下移动过程中，发现U形管两侧液面高度差逐渐增大，由此可得：同种液体，压强随液体深度的增加而增大；
本实验通过比较U形管两侧液面高度差，来比较液体压强大小，这种实验方法称为转换法；
（4））①在A、B两侧倒入深度不同的水后，上部开口，下部不连通，不是连通器；
②该橡皮膜相平，说明水和盐水的压强相等，ρ盐水gh盐水＝ρ水gh水，h水＝12cm＝0.12m，h盐水＝10cm＝0.10m；代入上式，解得ρ盐水＝1.2×103kg/m3。
答案：（1）取下橡胶管，重新安装；不漏气；（2）各个方向；各个方向压强相等；（3）增大；转换法；（4）不是；1.2×103。
7．（2023•酒泉期末）同学们利用U形管压强计探究液体压强与哪些因素有关。
（1）如图甲所示，从结构上来看，U形管压强计 不是 （选填“是”或“不是”）连通器；在选择U形管压强计时，探头上的橡皮膜应该用 薄 （选填“薄”或“厚”）一些的较好。
（2）把U形管压强计的探头放在液体中，通过观察U形管两边液面的高度差来表示探头处液体压强的大小，这种研究物理问题的方法是 转换法 。
（3）通过图乙、图丙所示的两次实验得出：同种液体，同一深度，液体内部向各个方向的压强 相等 ；通过图乙、图丁所示的两次实验得出：在同种液体中，液体压强随着深度的增加而增大，因此拦河大坝要做成 上窄下宽 （选填“上窄下宽”或“上宽下窄”）的形状。
（4）小张同学在图丁所示的实验中保持探头位置不变，向容器内加入适量的浓盐水，他发现U形管两边液面的高度差变大了，于是得出“同一深度，液体的密度越大压强越大”的结论。他的结论是不可靠的，原因是 没有控制探头深度相同 。
解：（1）如图甲所示，从结构上来看，压强计一端封闭，底部连通，不是连通器；
橡皮膜越薄，橡皮膜越容易发生形变，越能反映受到液体压强的变化，所以压强计的金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的；
（2）液体内部压强大小不能直接测量，需要通过U形管两侧液面高度差的大小来反映，这是转换法；
（3）保持金属盒在水中的深度不变，改变它的方向，如图乙、丙所示，两实验中，液面高度差相等，由转换法可以初步得出结论：在同种液体的同一深度，液体向各个方向的压强都相等；
同种液体中，液体压强随液体深度的增加而增大，因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状；
（4）研究液体压强与密度的关系，要控制液体的深度相同；保持丁图中探头的位置不变，并向容器内加入适量的浓盐水，密度增大的同时，液体深度也增大了，没有控制液体的深度不变。
答案：（1）不是；薄；（2）转换法；（3）相等；上窄下宽；（4）没有控制探头深度相同。
8．（2023•曲靖期末）如图是用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
（1）实验中，液体内部压强的大小通过观察 U形管中液面高度差的大小 来反映。
（2）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲。其调节的方法是 B （选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平。
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
（3）比较图乙和图丙，可以得到结论 在液体密度一定时，液体越深，液体压强越大 ；比较 丙、丁 两图，可以得到：深度相同时，液体的压强与液体密度有关，液体密度越大，压强越大。
（4）在图乙中，固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变，使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时，U形管中液面高度差 不变 （选填“不变”或“改变”）。
（5）若保持丙图中金属盒的位置不变，将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，发现U形管两侧液面高度差变大。小芳由此得出结论：在同一深度，液体的密度越大，其内部的压强越大。你认为她的结论是否可靠？ 不可靠 。原因是 没有控制金属盒到液面的深度不变 。
（6）实验结束后，小芳猜想：液体的压强可能与容器形状有关。然后进行了两次实验，实验现象如图戊所示。由此可知，小芳的猜想是 错误 （选填“正确”或“错误”）的。
解：（1）液体内部压强大小通过U形管中液面高度差的大小来反映，这是转换法；
（2）进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的，故选B；
（3）比较图乙和图丙知，液体的密度相同，深度越深，U形管液面的高度差越大，液体内部的压强越大，故可以得出在液体密度一定时，液体越深，液体压强越大；
要探究液体的压强与液体密度的关系，需要控制液体的深度不变，改变液体的密度，实验丙、丁符合题意；
（4）在图乙中，固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变，使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时，液体内部的压强不变，U形管中液面高度差不变；
（5）小芳保持丙图中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，液体的深度增大，密度增大，U形管左右液面高度差增大，由于没有控制深度不变，所以不能探究液体压强跟液体密度的关系，故结论不可靠；
（6）比较图戊知液体的密度相同、深度相同，U形管液面的高度差相同，容器的形状不同，液体内部的压强相同，故可以得出液体的压强与容器形状无关，故小芳的猜想是错误的。
答案：（1）U形管中液面高度差的大小；（2）B；（3）在液体密度一定时，液体越深，液体压强越大；丙、丁；（4）不变；（5）不可靠；没有控制金属盒到液面的深度不变；（6）错误。
【题型三 探究浮力大小与哪些因素有关】
9．（2023•上海期末）为研究物体在水中受到向上的力的大小与哪些因素有关，小明设计了方案进行实验。他先将圆柱体A挂在测力计下，此时测力计示数为F0，然后逐渐将A浸入水中，并将其下表面到水面的距离h、相应的测力计示数F、F0与F的差值ΔF记录在表一中。为进一步探究，小明换用圆柱体B重复实验，并将数据记录在表二中。（圆柱体A、B底面积分别为SA、SB，且SA＞SB）
表一（圆柱体A）
表二（圆柱体B）
①分析比较实验序号1、2、3（或5、6、7）数据中F和h的关系及相关条件，可以得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水中， 弹簧测力计示数F随圆柱体的下表面到液面的深度增大而减小 。
②分析比较实验序号1、2、3（或5、6、7）数据中ΔF和h的关系及相关条件，可以得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水中， ΔF与圆柱体的下表面到液面的深度h成正比 。
③分析比较实验序号1、5（或2、6，或3、7）数据中ΔF、h及相关条件，可以得出的初步结论是：底面积不同的圆柱体浸入水中， 圆柱体的下表面到液面的深度h不变时，圆柱体底面积越大，ΔF越小 。
④实验中圆柱体重力对其在水中受到向上的力的大小 无 影响（选填“有”或“无”）。
⑤实验中圆柱体A、B的高度关系为： 相等 。
解：①根据实验序号1、2、3或5、6、7的数据，分析比较弹簧测力计的示数F与圆柱体的下表面到液面的深度h的大小关系，可得出的初步结论是：同一物体在同种液体中，弹簧测力计示数F随圆柱体的下表面到液面的深度增大而减小；
②纵向比较表一序号1、2、3或表二序号5、6、7的数据，可知，圆柱体的下表面到液面的深度h为原来的几倍，ΔF也为原来的几倍，可得出的初步结论是：同一物体在同种液体中，ΔF与圆柱体的下表面到液面的深度h成正比；
③分析比较实验序号1、5（或2、6，或3、7）数据可知，圆柱体的下表面到液面的深度h不变时，圆柱体底面积越大，ΔF越小；ρA＝1.0×103kg/m3＞ρB＝0.8×103kg/m3，
根据实验序号1与5或2与6或3与7的数据，可得出的初步结论是：同一物体在不同液体中，圆柱体的下表面到液面的深度h不变时，液体密度ρ越大，ΔF越大；
④F0＝G，根据称重法测浮力，ΔF＝F0﹣F，
故本实验中，圆柱体的重力为：G＝ΔF+F＝1.5N+8.5N＝10.0N；
⑤由②，比较表一序号1与2与3或表二序号5与6与7的数据，可知同一物体在同种液体中，ΔF与圆柱体的下表面到液面的深度h成正比；但序号4与8实验不符合这个规律；
根据阿基米德原理，F浮＝ρ液gV排，在物体没有浸没时，F浮＝ρ液gSh，故受到的浮力与圆柱体的下表面到液面的深度h成正比，
浸没在液体中的物体受到的浮力与深度无关，说明4与8这两种情况下，圆柱体已浸没在液体中了，
由阿基米德原理：
1、4两次实验受到的浮力之比为：ρAgSh1ρAgSh=1.5N5N，h=51.5×3cm＝10cm，
ρBgSh1ρBgShB=，hB=41.2×3cm＝10cm，
所以圆柱体A、B的高度相等。
答案：①弹簧测力计示数F随圆柱体的下表面到液面的深度增大而减小；
②ΔF与圆柱体的下表面到液面的深度h成正比；
③圆柱体的下表面到液面的深度h不变时，圆柱体底面积越大，ΔF越小；
④无；⑤相等。
10．（2023•运城期末）在“探究影响浮力大小的因素”实验中，同学们根据生活经验，提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想：
①与物体浸入液体中的深度有关；
②与物体排开液体的体积有关；
③与液体的密度有关；
④可能与物体的形状有关。
（1）请你写出能够支持猜想③的一个生活现象： 人在水中下沉，而在死海中却能漂浮（或鸡蛋在清水中下沉，而在一定浓度的盐水中可以漂浮等） 。
（2）进行探究时，实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为 1.4 N。
（3）分析a、c、d三次实验，可知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 a、b、c（或a、b、d） 三次实验，可知浮力大小与物体排开液体的体积有关；分析a、d、e三次实验，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 （选填“越大”或“越小”）。
（4）为了研究猜想4，晓丽同学用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图f、g的实验，由此得出的结论是：浮力的大小与物体的形状有关，小珍认为该结论不可靠，主要原因是 没有控制排开液体的体积相同 。
解：（1）人在水中下沉，而在死海中却能漂浮（或鸡蛋在清水中下沉，而在一定浓度的盐水中可以漂浮等），由此说明浮力大小与液体的密度有关；
（2）物体在空气中时弹簧测力计示数4.8N，物体在序号b中弹簧测力计的示数为3.4N，则物体P在序号b中所受浮力为：
F浮＝G﹣F＝4.8N﹣3.4N＝1.4N；
（3）a、c、d三次实验中，浸没的深度不同，弹簧测力计的示数相同，说明物体受到的浮力也相同，因此结论是浸没在液体中的物体所受的浮力大小与深度无关；
要得出浮力大小与物体排开液体的体积有关的结论，应控制液体的密度相同，改变排开液体的体积，所以应分析a、b、c（或a、b、d）三次实验；
由图可知，a、d、e三次实验中，在水中受到的浮力为F浮水＝G﹣Fd＝4.8N﹣2.8N＝2N，在盐水中受到的浮力为F浮盐水＝G﹣Fe＝4.8N﹣2.4N＝2.4N，即浮力大小与液体的密度有关；且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；
（4）探究浮力的大小与物体的形状有关，应控制液体的密度和排开液体的体积相同，改变物体的形状，故小珍认为这个结论不可靠，理由是：没有控制排开液体的体积相同。
答案：（1）人在水中下沉，而在死海中却能漂浮（或鸡蛋在清水中下沉，而在一定浓度的盐水中可以漂浮等）；（2）1.4；（3）无关；a、b、c（或a、b、d）；越大；（4）没有控制排开液体的体积相同。
11．（2023•苏州期末）在“探究影响浮力大小因素”的实验中，同学们提出了下列4种猜想：
猜想1：浮力大小与液体的密度有关；
猜想2：浮力大小与物体浸入液体的体积有关；
猜想3：浮力大小与物体的形状有关；
猜想4：浮力大小与物体所受的重力有关。
（1）如图1所示，小明把一个柱状固体挂在弹簧测力计下端，使它浸在液体中的体积逐渐增大，观察到弹簧测力计的示数逐渐减小，此实验说明猜想 2 是正确的。
（2）如图2所示，小明将同一石块分别浸没在水和盐水中，此实验为了验证猜想 1 。在实验中，观察到石块浸没在水中静止时弹簧测力计的示数大，则说明石块在水中受到的浮力 小 （选填“大”或“小”）。
（3）为了验证猜想3，他找来薄铁片，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”再放入水中，它漂浮在水面上。
①通过分析可知，第一次铁片受到的浮力 小于 （选填“大于”、“等于”或“小于”）第二次铁片受到的浮力；
②小明得出：物体受到的浮力与其形状有关，小明得出错误结论的原因是： 没有控制排开液体的体积相同 。
（4）为了验证猜想4，小明将重力相同而体积不同的铁块和铝块浸没在水中，观察到所受浮力大小不相等，由此得出结论：浮力的大小与物体的重力无关，请指出他的实验方法的错误：① 没有控制物体浸入水中的体积相同 ；② 没有改变物体重力的大小 。
（5）如图3所示，将装置放在电子秤上，把浸没的物体缓慢下沉（物体未碰到烧杯底部），电子秤的示数 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
解：（1）如图甲所示，把一个柱状固体挂在弹簧测力计下，使它浸在液体中的体积逐渐增大，观察到弹簧测力计的读数逐渐变小，根据称量法测浮力可知，固体受到的浮力逐渐增大，此实验说明：物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关，此实验说明了猜想2是正确的；
（2）由图2所示实验可知，将同一块石头浸没在水和盐水中，石块排开液体的体积相同而液体密度不同，可以探究浮力与液体密度的关系，此实验可以验证猜想1。
物体浸入液体时受到的浮力：F浮＝G﹣F，物体的重力G一定，测力计示数F越小，物体受到的浮力F浮越大；在图2所示实验中，观察到石块浸没在水中静止时弹簧测力计的示数大，则说明石块在水中所受浮力小；
（3）①质量相同的物体在水中漂浮时，浮力等于重力；在水中下沉时，浮力小于重力；所以第一次受到的浮力要小于第二次受到的浮力；
②铁片的形状发生变化时，放入水中后，其排开的水的体积也会发生变化，所以他只关注了铁片形状的改变，忽视了铁片排开的水的体积对浮力大小的影响；
（4）要想探究浮力大小是否与物体的重力有关，需要控制物体排开液体的体积相同、液体的密度相同而物体的重力不同，所以选用体积相同的铁块和铝块，将它们浸没在水中，比较浮力的大小；所以他的实验方法的错误是：①没有控制物体浸入水中的体积相同；②没有改变物体重力的大小；
（5）电子秤的示数与整个装置的质量及物体所受拉力大小有关，把浸没的物体缓慢下沉的过程之中，受力情况没有发生变化，所以电子秤的示数不变。
答案：（1）2；（2）1；小；（3）①小于；②没有控制排开液体的体积相同；（4）没有控制物体浸入水中的体积相同；没有改变物体重力的大小；（5）不变。
12．（2023•西安期末）实验小组在探究“浮力的大小与哪些因素有关”时，讨论交流后提出猜想。
猜想一：浮力的大小可能与液体的密度有关。
猜想二：浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关。
猜想三：浮力的大小可能与物体浸没在液体中的深度有关。
（1）同学们根据日常生活中在游泳池游泳时，从浅水区向深水区走去的过程中，随着走入水中越深（身体浸没前）会觉得身体越来越轻，推理出猜想 二 （选填“一”、“二”或“三”）是正确的。
（2）为了验证猜想，同学们进行如图所示的实验操作。由实验数据可知，物体浸没在水中时受到的浮力为 2 N；分析比较如图﹣1、图﹣3、图﹣4所示的三次实验可知，浮力的大小与物体浸没在液体中的深度 无关 （选填“有关”或“无关”）；分析比较如图﹣1、图﹣2、图﹣3所示的三次实验可知，浮力的大小与物体 排开液体体积 有关；分析比较如图 1、4、5 所示的三次实验可知，其他条件一定时，液体的密度越大，物体所受的浮力 越大 。
（3）分析实验数据可计算出实验中盐水的密度是 1.1×103 kg/m3。
解：（1）当人在游泳池中游泳时，从浅水区向深水区走去的过程中，随着走入水中越深（身体全部浸没前），排开液体体积变大，觉得身体越来越轻。说明受到的浮力越来越大，根据这一经验合理猜想浮力大小应与物体排开液体体积有关，故猜想二正确；
（2）根据图﹣1、图﹣3所示的实验操作，可知物体浸没在水中后所受浮力：F浮＝G﹣F＝4.8N﹣2.8N＝2N。图3、4深度发生变化但浮力不变说明浮力大小与深度无关。图﹣1、图﹣2、图﹣3所示的三次实验浮力随排开液体的体积的变化而变化，说明浮力大小与排开液体体积有关。物体浸没在盐水中后所受浮力：F盐＝G﹣F＝4.8N﹣2.6N＝2.2N＞2N，故液体的密度越大，物体所受的浮力越大；
（3）根据F浮＝G排＝ρgV可知，V物=F浮ρg=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10-4m3，浸没在盐水中时F浮＝ρ盐gV排，所以ρ盐=F浮V排g=2.2N2×10-4m3×10N/kg=1.1×103kg/m3
【题型四 探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系】
13．（2023•长春期末）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 丙、甲、丁、乙 ；
（2）根据图中的实验数据可求出石块的密度为 2.8×103 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 一直不变 （选填“逐渐变大”、“一直不变”或“逐渐变小”）；
（5）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“＝”）
解：
（1）为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力，应先测量空桶的重，然后再测出石块的重力，并直接浸入水中观察测力计的示数，最后测排出的水和小桶的总重，求排出的水的重力．因此，最合理的顺序应为：丙、甲、丁、乙；
（2）由甲、丁根据称重法，石块浸没在水中受到的浮力大小为：
F浮＝G﹣F＝2.8N﹣1.8N＝1N；
根据G＝mg，物体的质量为：
m=Gg=2.8N10N/kg=0.28kg；
根据阿基米德原理，物体的体积：
V＝V排=F浮ρ水g=1N1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10﹣4m3；
石块的密度为：
ρ=mV=0.28kg1×10-4m3=2.8×103kg/m3；
（3）因G乙﹣G丙＝2N﹣1N＝1N，F浮＝1N；
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它排开液体的重力；
（4）小石块逐渐浸入液体过程中（未接触溢水杯），溢水杯中水的深度不变，根据公式p＝ρgh可知，水对溢水杯底的压强不变；
（5）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，则G排偏小，实验时认为G排＝G溢，因而他会得出F浮＞G排的结论。
答案：（1）丙、甲、丁、乙；（2）2.8×103；（3）＝；（4）一直不变；（5）＞。
14．（2022•上海期末）在探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”实验中，某实验小组用图甲所示的装置进行实验。
（1）用图甲所示的实验步骤进行实验，为减小测量误差并使操作最简便，最合理的操作步骤是 BACD （填字母）。
（2）如图甲所示，物体受到的浮力F浮＝ F1﹣F3 ，物体排开液体的重力G排＝ F4﹣F2 。若它们相等，则阿基米德原理成立（两空均用测力计示数所对应的字母表示）。
（3）在实验过程中，若F浮≠G排，造成这种结果的原因不可能是 B （填字母）。
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口
B.整个实验过程中，弹簧测力计都没有调零
C.步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯的底部
（4）另一实验小组设计了方案二，如图乙所示。将装满水的溢水杯放在升降台G上，缓慢调高升降台，且容器不与重物接触时，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计E的示数 变小 （选填“变大”“变小”或“不变”），且弹簧测力计E示数的变化量 等于 F示数的变化量（选填“大于”“小于”或“等于”），从而证明了F浮＝G排。
解：
（1）为了减小误差，可以先测量小桶的重力，再测量物体的重力，故顺序为BACD；
（2）甲图中A测出了物体的重力，甲图中C测量的是物体浸在水中弹簧测力计的拉力，物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力，所以图中AC两个步骤是为了测量浮力的大小；
由实验过程可知，物体浸没液体中受到的浮力：F浮＝F1﹣F3，物体排开液体的重力：G排＝F4﹣F2；若它们相等，则阿基米德原理成立；
（3）A、若最初溢水杯中的水未装至溢水口，则石块排开水的只有一部分溢出到桶中，排开水的重力G排减小，故A有可能；
B、若弹簧测力计都没有校零，那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数，那么所得浮力与排开水的重力大小应不变，故B不可能；
C、步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部，容器对石块有支持力，测的F3偏小，则利用F浮＝F1﹣F3偏大，故C有可能；
答案：B；
（4）方案二中，重物浸入水中的体积越来越大时，排开液体的体积变大，根据F浮＝ρ液gV排可知，重物受到的浮力变大，因为F浮＝G﹣F示，所以弹簧测力计A的示数F示＝G﹣F浮变小；
又因为重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大，溢出水受到的重力变大，所以弹簧测力计F的示数变大；
根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，所以弹簧测力计E示数的变化量和弹簧测力计F的示数变化量相等。
答案：（1）BACD；（2）F1﹣F3；F4﹣F2；（3）B；（4）变小；等于。
15．（2023•合肥期末）如图，图1是小明同学验证阿基米德原理的实验过程图，弹簧测力计在A、B、C、D四个步骤中的读数分别为G空桶＝1N、F1＝2N、G物＝3N、F2＝2N，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。
（1）为了减小实验误差，最合理的操作步骤顺序为 ACBD （填序号）；
（2）按照最合理的操作顺序，当实验中的测量结果满足 G物﹣F1＝F2﹣G空桶 的关系式时（用G物、F1、F2、G空桶表示），说明阿基米德原理成立；
（3）按最合理顺序操作，以下影响验证结果的是 A （只填字母）；
A.图B中溢水杯内未装满水；B.图B中合金块未浸没在水中；C.图A中小桶内有少量水
（4）按最合理顺序操作还可以测出圆柱体密度ρ柱＝ 3×103 kg/m3；
（5）如图2所示，小明借助一个长方体木块和刻度尺测出了石块的密度；
①如图甲，用刻度尺测出木块没在水中的深度h1；
②如图乙，将石块放在木块上，使它们共同漂浮在水面上，用刻度尺测出木块浸在水中的深度h2；
③如图丙，将石块用细线系在木块下面放入水中浸没，让木块有一部分体积露出水面，用刻度尺测出木块浸在水中的深度h3；
④石块密度ρ石块＝ ρ水•h2-h1h2-h3 （用题目中字母和ρ水表示）。
解：（1）为了减小误差，在小桶接水前，应先测出其重力，所以合理的实验顺序为ACBD；
（2）图C测出了物体的重力，图B测量的是物体浸在水中时弹簧测力计的拉力，物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力，所以图中C和B两个步骤是为了测量浮力的大小；
由实验过程可知，物体浸没液体中受到的浮力：F浮＝G物﹣F1，物体排开液体的重力：G排＝F2﹣G空桶，如果满足：G物﹣F1＝F2﹣G空桶，可以证明：浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小，即阿基米德原理成立；
（3）A、图B中溢水杯内未盛满水，则测得排开水的重力会偏小，会影响验证结果；
B、图B中合金块未浸没水中，此时浮力小，排开的水的体积也小，不影响实验结果；
C、图A中小桶内有少量水，物体排开水后，小桶重力的两次示数之差仍为排开水的重力，不影响实验结果；
故选A；
（4）圆柱体的质量m=G物g=3N10N/kg=0.3kg，
圆柱体浸没在水中所受的浮力F浮＝G物﹣F1＝3N﹣2N＝1N，
圆柱体的体积V＝V排=F浮ρ水g=1N103kg/m3×10N/kg=10﹣4m3，
圆柱体的密度ρ柱=mV=0.3kg10-4m3=3×103kg/m3；
（5）由题意可知，利用漂浮条件F浮＝G物，可以得到石块的质量，所以应将木块、木块和石块分别漂浮在水面；除了测量出甲、乙两种情况下木块浸没水中的深度同时，还要测量出图丙中木块浸没水中的深度h3；
设木块的底面积为S，因为物体漂浮时，受到的浮力和自身的重力相等，由此可得：
图3甲中：m木g＝F浮1＝ρ水gV排＝ρ水gSh1，即m木＝ρ水Sh1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
图3乙中：（m木+m）g＝F浮2＝ρ水gV排′＝ρ水gSh2，即m木+m＝ρ水Sh2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
②﹣①可得，石块的质量：m＝ρ水（h2﹣h1）S；
图乙中木块排开水的体积：V排＝Sh2，
图丙中木块排开水的体积：V排″＝Sh3，
物体浸没时排开水的体积和本身的体积相等，石块的体积：
V＝V排′﹣V排″＝Sh2﹣Sh3＝（h2﹣h3）S；
石块的密度：ρ石块=mV=ρ水(h2-h1)S(h2-h3)S=ρ水•h2-h1h2-h3。
答案：（1）ACBD；（2）G物﹣F1＝F2﹣G空桶；（3）A；（4）3×103kg/m3；（5）ρ水•h2-h1h2-h3。
16．（2023•泉州期末）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甲所示，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 DBAC （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 0.2 N。小明根据表中数据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 只通过一组实验数据得出的结论会具有偶然性 。
（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。
（4）另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B，饮料瓶、薄塑料袋（质量忽略不计）和吸管组成的溢水杯对实验进行改进，装置如图乙所示。向下移动横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到A的示数和B的示数都在变化，且A、B示数的变化量 相等 （选填“相等”或“不相等”）。
（5）若该小组记录到重物在浸入水中前和完全浸入水中后（未接触溢水杯底），弹簧测力计A的示数分别为4.8N和3.6N，已知水的密度为1g/cm3，则该重物的密度为 4×103 kg/m3。
解：（1）探究浮力大小与排开液体的重力的关系，先根据称重法F浮＝G﹣F示求出物体受到的浮力大小，再称出物体排开的水和小桶的总重力，但题目是要探究浮力大小与排开液体的重力的关系，所以需要减掉小桶的重力，因此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示求出受到的浮力，最后测出小桶和水的总重力，从而测出物体排开水的重力，因此合理的顺序为：DBAC；
（2）由实验步骤A、B可知，物体浸在液体中时受到的浮力为：
F浮＝G﹣F示＝FB﹣FA＝1.8N﹣1.6N＝0.2N；
由于只测了一组实验数据，这样得出的结论会有偶然性，所以为了寻找普遍规律，做完一次试验后，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，根据控制变量法，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），比较浮力大小；
（4）如图乙所示，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示可知弹簧测力计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；
（5）重物在浸入水中前和完全浸入水中后（未接触溢水杯底），弹簧测力计A的示数分别为4.8N和3.6N，则重物浸在水中时受到的浮力为：
F浮1＝G1﹣F示1＝FA1﹣FA2＝4.8N﹣3.6N＝1.2N；
由F浮＝ρgV排可得，重物排开水的体积为：
V排=F浮1ρ水g=1.2N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.2×10﹣4m3，
重物的质量为：
m=G1g=4.8N10N/kg=0.48kg，
因为重物全部浸没，所以V＝V排＝1.2×10﹣4m3，
则重物的密度为：
ρ=mV=0.48kg1.2×10-4m3=4×103kg/m3。
答案：（1）测量空桶的重力；DBAC；（2）0.2；只通过一组实验数据得出的结论会具有偶然性；（3）体积；（4）相等；（5）4×103。
实验序号
h（厘米）
F（牛）
ΔF（牛）
1
3.0
8.5
1.5
2
6.0
7.0
3.0
3
9.0
5.5
4.5
4
12.0
5.0
5.0
实验序号
h（厘米）
F（牛）
ΔF（牛）
5
3.0
8.8
1.2
6
6.0
7.6
2.4
7
9.0
6.4
3.6
8
12.0
6.0
4.0
实验步骤
A
B
C
D
弹簧测力计示数/N
1.6
1.8
0.5
0.3