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在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想: A:可能与物体浸...

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:

A:可能与物体浸没在液体中的深度有关;

B:可能与物体的密度有关;

C:可能与物体的体积有关;

D:可能与物体排开液体的体积有关;

E:可能与液体的密度有关。

为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图所示的实验。

(1)分析比较实验①③④,可以验证猜想______是正确的。

(2)分析比较实验④⑤可得:______

(3)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想______是错误的。

(4)分析比较实验______可得:浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。

(拓展)实验中所用铁块的密度为______kg/m3,所用盐水密度是______g/cm3

(补充设问)(5)实验时应先测量铜块的重力,再放入水(或盐水)中计算所受的浮力,如果改变实验操作先后顺序会导致浮力的测量结果偏______(选填“大”或“小”)。

(6)下列能正确反映水面刚好接触铁块下表面开始到图⑤位置时,铁块所受浮力F与铁块下表面到水面距离h关系的图像是______

 

D 物体所受浮力与物体浸没在液体中的深度无关(或猜想A错误) B ②⑥⑦ 7×103 1.5×103 大 D 【解析】 (1)在实验③④中,铁块都是浸在水中,液体密度相同,但排开水的体积不同,V排③<V排④,根据称重法测浮力,F浮③=2.8 N-2.6 N=0.2 N<F浮④=2.8 N-2.4 N=0.4 N,说明物体受到的浮力与排开液体的体积有关,即猜想D是正确的;(2)在实验④⑤中,液体的密度相同,排开液体的体积相同,但物体浸没在液体中的深度不同,此时,弹簧测力计的示数相同都是2.4 N,由称重法可知,受到浮力相同,说明物体受到的浮力与物体浸没在液体中的深度无关,即猜想A是错误的;(3)在实验⑤中,铁块完全浸没在水中,根据称重法测浮力大小,由①⑤计算可知,F浮⑤=G-F示=2.8 N-2.6 N=0.4 N,在实验⑥中,铜块完全浸没在水中,同理,计算可知,F浮⑥=0.4 N,比较可知,铁块和铜块排开水的体积相同,液体的密度相同,受到的浮力相同,说明物体受到的浮力与物体的密度无关,即猜想B错误;(4)研究物体所受浮力的大小与排开液体的密度有关,需控制排开液体的体积相同,浸没在不同液体中;实验⑥⑦中,铜块排开液体的体积相同,浸没在不同的液体(水、盐水)中,弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,说明物体所受浮力的大小与液体的密度有关。 【拓展】根据称重法,由①和④(或⑤)实验,铁块浸没在水中受到浮力的大小为F浮=2.8 N-2.4 N=0.4 N;由阿基米德原理F浮=ρ水 gV排=ρ水 gV铁,故铁的体积V铁==①,铁块的密度ρ==②,由①②得铁块的密度ρ=×ρ水=7×103 kg/m3;由实验②⑥可得铜块的体积V铜=V铜排===0.4×10-4 m3,由实验②⑦可得铜块排开盐水的质量m盐水===0.06 kg,则盐水的密度ρ盐水==1.5×103 kg/m3.【补充设问】(5)实验时应先测物体的重力,再放入水中测浮力,若改变先后顺序,物体上因有水会使G变大,而浸没在液体中时弹簧测力计的示数不受影响,根据F浮=G-F示会使浮力的测量结果偏大;(6)由实验①③④对应的 数据知,弹簧测力计的示数随铁块下表面所处深度的增加而减小,则浮力随着铁块下表面所处深度的增加而变大;④⑤次弹簧测力计的示数不随铁块下表面所处深度的变化而变化,此时浮力大小不变,所以,能正确反映浮力F和物体下表面到水面距离h关系的图像为D。  
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考点分析:
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小明同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,在弹簧测力计下悬挂一圆柱体,当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,直到与烧杯底接触为止。实验过程如图所示:

(1)______两图可知,圆柱体浸没在水中继续下降的过程中,受到的浮力与深度无关。

(2)比较abc三图可知,浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟______有关。

(3)物体浸没在水中受到的浮力为______N,圆柱体的体积为______ cm3,圆柱体的密度为______kg/m3

(4)小明完成如图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的示数F与物体下降深度hFh图像。那么物体浸没在这种液体中受到的浮力F______N。实验表明,浸在液体里的物体受到的浮力大小还跟______有关。此液体的密度ρ______kg/m3,圆柱体的高度为______cm

(5)一个与实验所用圆柱体材料相同、体积相同的空心工艺品在图乙实验的液体中悬浮,工艺品的密度为______kg/m3,工艺品的质量为______kg,工艺品空心部分的体积为______ cm3

(6)实验中选用不同的液体多次试验的目的是______

 

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小华探究杠杆平衡条件时,进行了如下操作:

(1)实验前小华发现杠杆静止时处于如图甲所示的状态,此时杠杆处于______状态(选填“平衡”或“非平衡”);调节平衡螺母,使杠杆水平平衡,这样做的目的是______

(2)如图乙所示,小华在A点挂2个钩码,B点挂4个钩码,刚好使杠杆水平位置平衡,记录实验数据。接着他将A点和B点下方的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆此时会______(选填“左端下沉”“右端下沉”或“保持平衡”),调整并记录实验数据。

(3)小华多次改变挂在支点O两侧钩码的数量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力、动力臂和阻力、阻力臂的数据,其目的是______(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。

(4)得到的部分数据如下表:

实验序号

动力F1/N

动力臂L1/cm

阻力F2/N

阻力臂L2/cm

1

1

4

2

2

2

2

3

3

2

3

1.5

4

2

3

4

1

4

1

4

 

根据以上数据得出杠杆的平衡条件是______

(拓展)若图丙中弹簧测力计读数F12.4 N,则拉力与水平方向的夹角为______。(每个钩码重0.5 N

(补充设问)(5)数据中有一次动力臂与阻力臂相等,这类杠杆是______杠杆。此类杠杆应用有______(请举一例)。

(6)小华在完成规定实验得出杠杆的平衡条件后,他想进一步研究,如果杠杆受到F2F3两个阻力,结果会怎样?通过实验,他们得到了如图丁所示的结果,

根据这个结果,可以初步得出,在这种情况下杠杆的平衡条件为:F1L1______。(F1F2F3的力臂分别为L1L2L3

(7)有的同学做完实验后得出如下结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”。这个结论与杠杆平衡条件不符,原因是实验过程中______(填字母)。

A.没有改变力的大小

B.没有改变力的方向

C.没有改变力的作用点

D.实验次数较少,结论具有偶然性

 

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小华在探究杠杆平衡条件时,使用的每个钩码重均为0.5 N,杠杆上相邻刻度线间的距离相等。

(1)小华在杠杆两端挂上不同数量的钩码,使杠杆在水平位置平衡,得到的数据如下表所示:

实验

次数

动力

F1/N

动力臂

L1/cm

阻力

F2/N

阻力臂

L2/cm

1

0.5

10

1

5

2

1

3

5

15

3

2

15

1.5

20

4

1.5

10

3

5

 

实验数据中有一次是错误的,则错误数据的实验次数是第______次,错误的原因可能是______。分析数据可知杠杆的平衡条件是______

(2)小华在A点挂4个钩码,如图甲所示要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个相同的钩码;当杠杆平衡后,将AB两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向各移动一小格,则杠杆的______(选填“左”或“右”)端将下沉。

(3)小明想利用杠杆测量某金属块的密度,于是做了以下实验:

A.将金属块悬挂在B点,在A点悬挂2个钩码时,杠杆在水平位置平衡,此时金属块的质量为______kg

B.将金属块完全浸没在水中,将A点所挂钩码向右移动一格后杠杆再次平衡,此时金属块受到的浮力为______N

C.计算出金属块的体积为______ cm3,金属块的密度为______kg/m3

(4)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行了探究,发现在杠杆右端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,你认为不相符的原因是______

 

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某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。

实验次数

1

2

3

钩码重G/N

4

4

6

钩码上升高度h/m

0.1

0.1

0.1

绳端拉力F/N

1.8

1.6

1.8

绳端移动距离s/m

0.3

0.4

 

机械效率η

74.1%

62.5%

 

 

(1)实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计。应该在测力计______(选填“静止”或“运动”)时读取拉力大小。

(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用______(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。

(3)小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中绳端移动距离s漏记,但仍可计算出第3次的机械效率为______

(4)通过第2次和第3次的实验数据分析可得出结论:使用同一滑轮组提升不同的重物时,物体越重,滑轮组的机械效率______(选填“越高”“不变”或“越低”)。

(拓展)已知图中每个滑轮的重均为1 N,第1次实验中拉力克服摩擦和绳重所做的额外功为______J

(补充设问)(5)若某同学在实验时没有竖直拉动弹簧测力计,则所测得的滑轮组机械效率与正确操作实验相比将______(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。

(6)用同一滑轮组匀速提升和匀速放下同一物体时,拉力大小是否一样呢?______,原因是:______

 

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某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中,实验装置如图所示,不计绳重及摩擦。

(1)经过多次实验得到数据如下表所示:

实验次数

实验装置

钩码重G/N

钩码上升的高度h/m

绳端拉力F/N

绳端移动的距离s/m

机械效率η

1

4

0.1

2.7

0.2

74%

2

4

0.1

1.8

0.3

74%

3

8

0.1

3.2

0.3

83%

4

8

0.1

2.5

0.4

80%

 

①比较______两次实验数据可得出结论: 使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。(填实验次数的序号)

②通过比较______两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,物重越重,滑轮组机械效率越高。(填实验次数的序号)

③通过比较34两次实验数据可得出结论:______

④若不考虑摩擦力,第1次实验中使用的动滑轮的重力为______N

⑤第3次实验过程中,钩码上升0.1 m所用的时间为2 s,则拉力做功的功率为______W

(2)小明发现实验过程中弹簧测力计的示数不稳定,于是他建议在弹簧测力计静止时读数,你认为他的想法______(选填“正确”或“错误”),原因是:______

 

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