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一课外科技兴趣小组的同学,通过实验探究:浸没在液体中的物体受到的浮力大小跟浸没在...

一课外科技兴趣小组的同学,通过实验探究:浸没在液体中的物体受到的浮力大小跟浸没在液面下的深度是否有关.如图所示,他们将一高6cm的金属圆柱体挂在弹簧测力计下端,缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,记下圆柱体下表面所处深度和弹簧测力计相应的拉力,数据如下表:(取g=10N/kg)
序号1234567
深度h/cm24681012
拉力F/N8.17.16.15.15.15.15.1
(1)在金属圆柱体完全浸入水中时,其受到的浮力为多大?
(2)金属圆柱体的体积是多少?
(3)金属圆柱体的密度是多少?
(4)分析表中数据变化规律,你能得出什么结论?

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(1)金属圆柱体的高度为6cm,完全浸入水中,也就是深度必须在6cm或6cm以下,重力与此时弹簧测力计的示数之差就是金属圆柱体受到的浮力F浮; (2)金属圆柱体完全浸入水中时,排开水的体积等于它自身的体积,根据浮力公式的变形公式可以求出金属圆柱体的体积; (3)求出金属圆柱体的质量,然后由密度公式求出其密度. (4)分析数据可以看出第1~4次实验,金属圆柱浸在水中的深度越深,浮力越大,4~7次实验,金属圆柱浸在水中的深度不断增加,但浮力不变. 【解析】 (1)由实验序号为1的实验数据可知,金属圆柱体的重力G=8.1N,由序号4、5、6、7的数据可知,金属圆柱体完全浸入水中时,弹簧测力计的示数是5.1N, ∴圆柱体受到的浮力F浮=G-F4=8.1N-5.1N=3N; (2)∵金属圆柱体排开水的体积:F浮=ρ水gV排, 3N=1×103kg/m3×10N/kg×V排V排=3×10-4m3 ∴金属圆柱体的体积:V=V排=3×10-4m3; (3)∵G=mg,∴金属圆柱体的质量:m===0.81kg, 金属圆柱体的密度:ρ===2.7×103kg/m3; (4)分析数据可知:1至4组实验,未完全浸没时,金属圆柱浸入的深度越深,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大;第4至7组实验,完全浸没后,弹簧测力计的示数不变,说明浮力大小不变,金属所受浮力与深度无关. 答:(1)金属圆柱体完全浸入水中时受到的浮力为3N; (2)金属圆柱体的体积是3×10-4m3; (3)金属圆柱体的密度是2.7×103kg/m3; (4)圆柱体在浸没前,浮力大小随着圆柱体浸入深度的增加而增加.  圆柱体在浸没后,浮力大小与圆柱体浸没的深度无关.
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考点分析:
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(1)提起物体所用的力是多少?
(2)绳端移动的距离是多少?
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通过物理知识的学习,同学们不难发现:
(1)当要研究的物理量不易直接测量时,都要想办法把它们的大小间接表示出来.例如:在探究摩擦力与什么因素有关的实验中(如图甲所示),用弹簧测力计拉动木块时,必须让木块在水平面上做______运动,通过读取弹簧测力计上的示数可间接知道摩擦力的大小;又如,在研究“牛顿第一定律”的实验中(如图乙所示),让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下,在粗糙程度不同的平面上运动,小车在水平方向上受力的大小可通过小车______表现出来.
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(2)当要研究某个物理量与多个因素的关系时,一般要采用______法.例如:在探究摩擦力与什么因素有关的实验中,要研究摩擦力的大小与压力大小关系,就要多次改变______,同时保持接触面的粗糙程度不变.
(3)物体只在重力作用下由静止开始下落的运动,叫做自由落体运动.这种运动只在没有空气的空间才能发生,在有空气的空间,如果空气的阻力相对于重力太小,可以忽略,物体的下落也可以近似地看作自由落体运动.为了探究自由落体运动快慢与哪些因素有关,开县某中学的小明有如下猜想:
猜想一:物体下落的快慢与物体的材料有关;
猜想二:物体下落的快慢与物体下落的高度有关;
猜想三:物体下落的快慢与物体的质量有关.
为验证猜想的正确性,几位同学用三个质量相同的金属球做了一系列的实验,实验数据记录如下:
实验序号材料下落高度(m)下落时间(s)
1铁球201.96
2铁球302.47
3铅球201.96
①为验证猜想一,应比较实验序号____________,结论是:______
②小敏同学也对这个问题进行了研究,她让两片完全相同的纸(一张平展,另一张对折)同时从三楼由静止开始下落,她发现两片纸______(选填“同时”或“不同时”)着地,此下落过程中两片纸作的______(选填“是”或“不是”)自由落体运动,因为______
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同学们在实验室里测某种小矿石的密度,选用天平、量筒、小矿石、细线、烧杯和水,进行了如下的实验操作:
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A、将小矿石用细线系好后慢慢地放入量筒中并记下总的体积;
B、把游码放在标尺的零刻度线处,调节横梁上的螺母,使横梁平衡;
C、把天平放在水平桌面上;
D、将小矿石放在左盘中,在右盘中增减砝码并移到游码直至横梁平衡;
E、在量筒中倒入适量的水并记下水的体积.
(1)正确的实验操作顺序是______(填字母序号).
(2)在调节天平时,发现指针位置如图甲所示,此时应将平衡螺母向______调节(选填“左”或“右”).
(3)用调节好的天平称小矿石的质量.天平平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示;量筒量出小矿石的体积如图丙所示.由此可知,小矿石的密度ρ=______kg/m3
(4)实验中,由于小英同学不小心把量筒打碎了,但实验室里已没有量筒了,老师给她增加了一个溢水杯.现请你帮她想办法测出小矿石的体积,写出简要的实验步骤:
①用天平测出烧杯的质量m1.②将______慢慢浸没盛满水的溢水杯中,同时用烧杯收集从溢水杯中溢出的水;用天平测出______的总质量m2;③利用V=______得出小矿石的体积.
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(1)在图甲中,物体A的长度______cm,弹簧测力计的计数是______N.
(2)画出图乙中F1的力臂L1
(3)在图丙中,物体静止在斜面上,画出图中A对斜面的压力的示意图.

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(1)   
(2)   
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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