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8验证阿基米德原理

发布时间:2013-12-16 14:43:31  

在中考题中常以基础题的要求考察。由于此类实验是已知结论,再来设计实验进行验证,因此着重考察对方案的设计。

实验八 验证阿基米德原理

一、实验介绍

考纲要求:学会验证阿基米德原理。会用弹簧测力计等器材来验证阿基米德原理,能通过实验找出浮力大小与物体排开液体所受重力之间的关系。

(一)设计方案

1.阿基米德原理的内容是什么?

2.在实验中如何测量物体受到的浮力,如何测量排开液体受到的重力。

(二)实验要求

实验目的:用实验来定量研究,浸没在液体中无物体受到的浮力与它排开液体重力的关系。

实验器材:弹簧测力计、量筒、细线、金属块

实验步骤:

G) 1

3.在量筒中盛适量的水,记录水面的示数V1

4.将金属块完全浸没在量筒的水中,记下此时水面的示数V2和测力计的示数F2。

5.得出结论

二、考情分析

1.(2012年普陀模拟)在“验证阿基米德原理”的实验中,小明填写的实验报告(部分)如下,请完成空格处的内容。

【出题背景】

本题主要考核验证阿基米德原理的基本操作

【解题思路】

根据阿基米德原理:“当物体全部或部分浸在液体中时,它会受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于他所排开这部分液体所受的重力大小”,在验证阿基米德原理时,除了要定性分析浮力与物体排开液体所受重力之间的定性变化关系,还要找出它们之间的定量关系,从而验证规律的正确性。

实验器材中,用弹簧测力计测量浮力的大小,用量筒测量物体排开液体的体积,再根据密度知识求出这部分液体的重力。

在实验操作过程中,要求金属块完全浸没在液体中。

三、立即冲刺

基础题

1.在“验证阿基米德原理”的实验中,请填写空格处的内容。

(1)实验目的:用实验来定量研究,浸没在液体中的物体受到的浮力与它排开的液体所受__________之间的关系。

(2)实验器材:__________、量筒、金属块、细线和水。

(3)某同学在弹簧测力计下端用细线悬挂一块金属块,记下弹簧测力计的示数F1;将金属块完全浸没在量筒内的水中,记下弹簧测力计的示数F2,则金属块所受的浮力表达式为F浮=__________。

(4)该同学在量筒中盛适量的水,记下水面的示数V1,将金属块浸没在水中后,记下水面的示数V2, (V2-V1)表示了金属块排开水的体积。如果用ρ水表示水的密度,那么金属块排开水所受重力的表达式为__________。最后,比较金属块排开的水所受的重力与弹簧测力计示数减小量之间的数量关系。

2、在“验证阿基米德原理”的实验中,小明填写的实验报告(部分)如下,请完成空格处

3、为了“验证阿基米德原理”,小明与同学一起进行了实验。他们用弹簧测力计、量筒、水、金属块等器材,按图12所示的实验方法测量了实验数据,并将实验数据记录在表格中。①请写出实验目的: 。 ②为了能直接对表格中的数据进行分析比较,表格中不但记录了原始的实验数据,还记录了经计算后得到的数据,如第5列中的(F1-F2)。请根据实验目的,结合图12所示的实验方法,将实验数据记录表格的首行填完整。

F2

V1 图12 F1

V2

③表格中(F1-F2)表示的是 。 ④为了获得充足的数据来“验证阿基米德原理”,还应该 做实验。 提高题

1、为了探究物体浸在水中所受浮力的有关规律,用测力计、物体A、两个大小不同的圆柱形容器(它们内部盛有质量不等的水)等进行实验。实验中,先将物体A挂在已调好的测力计下,且处于静止状态,如图10(a)所示;然后将物体A先后浸入同一容器的水中静止不动,实验过程如图10(b)和(c)所示;接着再将物体A浸在另一容器的水中静止不动,实验过程如图10(d)所示。请仔细观察比较图中物体排开水的体积、测力计示数和容器中水的多少,归纳得出初步结论。

(a) (b) (c) (d)

10

①观察比较图10[(a)与(b)]和[(a)与(c)]可得初步结论:_________________。 ②观察比较图10[(a)与(c)]和[(a)与(d)]可得初步结论:_________________。

2、为了研究漂浮在水面上的物体露出水面的体积与总体积的比例关系,小华同学选用不同的圆柱体A、B、C、D进行实验,已知A、B体积相同,C、D体积相同,A与C的密度为?1,B与D的密度为?2,且?1<?2。为了便于观察圆柱体露出水面的体积,他分别在圆柱体上标注出间距相等的刻度线,然后将它们放入水中。待圆柱体静止后,漂浮在水面上如图6(a)、(b)、(c)和(d)所示。请仔细观察实验现象,归纳得出初步结论。

(a) (b) (c) (d) 图

6

① 分析比较图6______________中物体露出水面的体积占总体积的比例关系可归纳得出:相同材料的物体漂浮在水面上,物体露出水面的体积占总体积的比例相同。

② 分析比较图6(a)和(b)或(c)和(d)中物体露出水面的体积占总体积的比例关系可归纳得出:不同材料的物体漂浮在水面上,_____________________________。

拓展题

1、某小组同学在学习了密度知识后,根据“浸入水中的铁块最终静止在容器底部、浸入水中的木块最终漂浮在水面上”的现象,提出猜想1:物块的密度可能会对它浸入水中后的最终状态有影响。于是他们选用体积相同、密度不同的圆柱体A、B、C、D(ρA>ρB>ρ水>ρC>ρD)进行实验。当它们在水中静止时,实验现象如图15(a)、(b)、(c)和(d)所示。 ① 分析比较图15中得出的初步结论是:当浸入水中的实心圆柱体的密度大于水的

密度时,圆柱体最终静止在容器底部。

② 分析比较图15中(c)或(d)的实验现象和相关条件,(a) (b) (c) (d) 图15

可得出的初步结论是:当 时,圆柱体最终漂浮在水面上。

③ 分析比较图15中(c)和(d)的实验现象和相关条件,可得出的初步结论是:漂浮在水面上的不同实心圆柱体, ,其露出水面的体积大。

由此,该小组同学进一步提出猜想2:漂浮在水面上的实心圆柱体,其露出水面的体积占的总体积的比例跟 有关。为继续验证猜想2,他们分别选用若干不同的圆柱体和足够深的水进行实验,并记录圆柱体的密度、总体积及其露出水面的体积在表一、表二和表

表一 ρ圆柱体=0.8×103千克/米3 表二ρ圆柱体=0.5×103千克/米3 表三ρ圆柱体=0.3×103千克/米3

三中。

进一步综合分析、比较表一、表二、表三的数据,对于猜想2可初步得出的结论: (a)分析比较表一或表二或表三,可得出初步的结论: ; (b)分析比较表一和表二和表三,可得出初步的结论: 。

2、某小组同学探究“浸在水中时,物体所受浮力的大小”。

① 首先,他们进行“比一比,谁的小船货物装得多”的活动,装载货物前后的实验现象如图15所示。

请你仔细观察、比较图15(a)和(b),并简要描述相关现象:

由此,三位同学提出了不同的猜想A、B和C。 猜想A:浮力的大小跟物体浸入水中的深度有关。 猜想B:浮力的大小跟物体排开水的多少有关。 猜想C:浮力的大小跟物体所受重力的大小有关。

② 接着,该小组同学利用弹簧测力计、溢水杯、小桶(不计重力)、水等器材进行实验。他们先在可密封的圆柱体内装一些小铅粒,然后用细线将圆柱体悬挂在测力计下。当此圆柱体分别在空气中和水中不同的深度处保持静止时,测力计的示数和小桶中的水量如图16所示。他们通过思考图中“测力计示数变化的原因”,得到浮力测量的方法。

根据图16(c)和(d)所示的测力计示数、小桶中水量等变化情况,可排除猜想 (选填“A”、“B”或“C”);

(a) (b)

图15

在猜想 的基础上(选填“A”、“B”或“C”),进一步分析并形成假设D:物体在水中所受浮力的大小等于 。

表一

表二

a) (b)

(c) (d)

图16

③ 为了验证假设D,继续实验,他们记录了圆柱体在空气中、水中静止时的测力计示数

F和小桶所收集的排开水的重力G排,其部分数

据见表一。随后,他们又在该圆柱体添加了若干铅粒,重复上述实验,其部分数据见表二。

(a)分析、比较表一或表二的数据,初步验证假设D是 。(选填“正确”或“错误”)

(b)分析、比较表一和表二的数据,可得出其它的初步结论是 。

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