探究浮力大小及影响浮力的因素
叶子姐姐在“验证阿基米德原理”的实验中,用图(a)所示的溢水杯和小桶收集被石块排开的水,她的实验过程分别如图(b)、(c)、(d)、(e)所示。
①图(b)所示,是叶子姐姐用弹簧测力计测量石块的 。
②上述实验不重复操作的合理顺序是 (选填b、c、d、e)。
③若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式 ,该原理将得到验证。
④以下关于实验过程中的操作,会影响验证结果的是 。
A.图(a)中溢水杯内未盛满水
B.图(d)中小桶内有少量水
C.图(c)中石块未全部浸没水中
⑤石块从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强 (选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”)。
⑥叶子姐姐还想验证“浮力的大小与哪些因素”有关,于是她找来盐水和酒精,她将测力计下的石块先后浸没在盐水、水和酒精中,发现弹簧测力计示数在 中最小,图中能反映石块在酒精中所受的浮力F浮与V排关系的图线是 。
答案:
①重力;
②dbce;
③F1﹣F2=F4﹣F3;
④A;
⑤保持不变;
⑥盐水;c。
解析:
①图(b)所示,是叶子姐姐用弹簧测力计测量石块的重力;
②为了使小桶在接水之后可直接计算溢出水的重力,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,求排出水的重力,因此,合理的顺序应为:dbce;
③bc两次的结果之差符合称重法求浮力,de两次的结果之差则可求出物体排出的水受到的重力,若二者的结果是相等的,则可验证阿基米德原理,故得:F1﹣F2=F4﹣F3,进一步得出结论:F浮=G排。
④A.图(a)中溢杯内未盛满水,则测得排开水的重力会偏小,会影响验证结果。
B.图(b)中小桶内有少量水,石块排开水后,测力计两次示数之差仍为排开水的重力,不影响实验结果。
C.图(d)中石块未浸没水中,此时浮力小,排开水的重力也小,不影响实验结果。
故选A;
⑤溢水杯中的水应该满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强保持不变。
⑥把挂在测力计下的圆柱形铁块先后浸没在盐水、水和酒精中,V排相同,
已知(ρ盐水>ρ水>ρ酒精),由F浮=ρgV排可知,铁块浸在盐水中时浮力最大,由F浮=G﹣F示可知,铁块浸在盐水中时测力计的示数最小。
分析图像可知,当V排相同,物体在a中所受的浮力最大,物体在c中所受的浮力最小,故反映铁块在酒精中所受的浮力F浮与排开的液体体积V排之间关系的图线是c;
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