体积跟力的关系的实验装置

1. 探究浮力大小与哪些因素有关的实验装置

如图是“探究浮力大小与那些因素有关”的实验装置，请根据图示回答问题：

（1）由图___和____可知浸入液体中的物体所受浮力的大小跟排开液体的体积有关。
（2）由图____和_____可知物体排开液体体积相同时，浮力大小跟物体种类有关。
（3）当物体完全浸没在水中时，物体上下表面所受压力的差为____N。
题型：探究题难度：中档来源：湖南省模拟题
答案（找作业答案--->>上魔方格）
（1）B，C（2）C ，D（3）3

2. 在探究“浮力大小与物体排开液体的体积有什么关系”的实验中，实验装置如图1所示，实验数据记录如下表．

（1）据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接起来，如图所示：

（2）图象是一条过原点的直线，可知，液体的密度一定，浮力大小与液体排开液体的体积成正比；
（3）实验的次数越多，根据数据分析得出的浮力跟物体排开液体体积的关系越接近实际．
故答案为：（1）见上图；（2）液体的密度一定，浮力大小与液体排开液体的体积成正比；（3）使浮力跟物体排开液体体积的关系更趋近实际．

3. 与力有关的科学实验

重力加速度测量的十种方法

方法一、用弹簧秤和已知质量的钩码测量
将已知质量为m的钩码挂在弹簧秤下，平衡后，读数为G.利用公式G=mg得g=G/m.
方法二、用滴水法测重力加速度
调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、用单摆测量（见高中物理学生实验）
方法四、用圆锥摆测量.所用仪器为：米尺、秒表、单摆.
使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h（见图1），用秒表测出摆球n转所用的时间t，则摆球角速度ω=2πn/t

摆球作匀速圆周运动的向心力F=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得：
g=4π2n2h/t2.
将所测的n、t、h代入即可求得g值.
方法五、用斜槽测量，所用仪器为：斜槽、米尺、秒表、小钢球.

按图2所示装置好仪器，使小钢球从距斜槽底H处滚下，钢球从水平槽底末端以速度v作平抛运动，落在水平槽末端距其垂足为H′的水平地面上，垂足与落地点的水平距离为S，用秒表测出经H′所用的时间t，用米尺测出S，则钢球作平抛运动的初速度v=S/t.不考虑摩擦，则小球在斜槽上运动时，由机械能守恒定律得：mgH=mv2/2.所以g=v2/2H=S2/2Ht2，将所测代入即可求得g值.
方法六、用打点计时器测量.所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.
将仪器按图3装置好，使重锤作自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的P点，用米尺测出OP的距离为h，其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g.

方法七、如图4，标有刻度的粗细均匀的U型管装有适量的水固定在小车上，用不计质量的弹簧秤拉着小车在光滑水平面上作匀加速运动，弹簧秤读数为F，用天平测出整个小车装置的质量为M，小车运动时两液面高度差为Δh，U型管两管相距为L.
设U型管水平部分横截面积为S，则这段液体质量为m=ρ·S·L，ρ为水的密度.整个系统以加速度a=F/M沿水平方向运动，作用在该段水的合作力应为F=ma=ρ·S·LF/M.这个合外力由两臂液柱的压力差提供，即F=ρ·g·S·Δh.所以ρ·g·S·Δh=ρ·S·LF/M.由此可得：g=F·L/M·Δh，将所测F、L、M、Δh代入可求得g值.
方法八、将方法七中的U型管换成有刻度的玻璃缸（如图5）内径为D，其它条件不变，水与小车一起作匀加速运动时，液面上下高差为Δh，这时测力计的读数为F，整套装置质量为M，加速度a=F/M.

在液体斜面上取一微小体积元，设其质量为m，所受重力为mg，它还受到下面液体给予的支持力N，这两个力的合力是产生加速度a的合力，即mg·tgα=ma.又tgα=Δh/D，所以g=F·D/M·Δh，将所测D、F、M、Δh代入即可求g.


方法九、在小车上固定一个“⊥”形支架，上面装有量角器.量角器的圆心处挂有一重锤线，如图6所示.用天平测出整套装置的质量M，测力计质量不计，用测力计拉着小车在光滑的水平面上作匀加速运动时，测力计读数为F，重锤线与竖直方向夹角为α，整套装置的加速度为a=F/M，摆球受重力mg和绳子张力T，其合力产生加速度a.即mgtgα=ma，∴g=a/tgα=F/Mtgα.将所测F、M、α代入即可求得g.
方法十、取半径为R的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面（如图7）.

重力加速度的计算公式推导如下：
取液面上任一液元A，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力N.由动力学知：
Ncosα-mg=0 （1）
Nsinα＝mω2x （2）
两式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g，
∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y.
.将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g.
以上测量重力加速度的方法，有的是粗略的，有的是较精确的，有的是可以实际做的，有的是不能做但原理上是合理的“理想实验”.这些方法多数是力学知识的综合运用，有利于培养学生创造性思维和发散性思维.本文的目的是使学生开拓视野，起到“思维训练性实验”课的作用.

4. 八年级6班的同学用如图1所示的实验装置探究“浮力的大小与物体排开液体的体积的关系”，实验中物体排开液

（1）由表一中数据知，水的密度不变，物体排开液体的体积在增大，受到的浮力增大，可得在同一液体中，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；
（2）表一和表二的第一行或第二行或第三行数据，可知物体排开液体的体积相同，所用液体的密度不同，所受的浮力不同，可得物体在液体中受到的浮力与排开液体的体积有关外，还与液体的密度有关；
（3）由题意知，当受浮力相同时，液体的密度小，排开液体的体积就大，液体的密度大，排开液体的体积就小，可知浮力还跟物体排开液体的重力有关；
（4）根据四幅图得，浮力：F_浮=F₁-F₃，排开液体的重力：G_排=F₄-F₂，根据阿基米德原理，F_浮=G_排，即：F₁-F₃=F₄-F₂．
（5）由于弹簧测力计在估读时会造成误差，根据刻度线显示排开液体的体积时，造成的误差也是比较大的，所以会造成表一中1、3两次数据与这一实验结论不相符．
故答案为：（1）在同一液体中，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；（2）液体的密度；（3）物体排开液体的重力大小；（4）F₁-F₃=F₄-F₂；（5）由刻度线显示排开液体的体积造成的误差（或弹簧测力计估读造成的误差）．

5. 探究浮力大小与哪些因素有关的实验装置

试题分析：（1）因为该弹簧测力计的量程和分度值分别是5N和0.2N，所以b图中测力计的示数为3.6N；a、b、c所示实验中，由称重法F浮=G-F可知，物体在b图中所受浮力F浮1=5N-3.6N=1.4N，物体在c图中所受浮力F浮2=5N-3N=2N，且物体在c图中浸没在液体中的体积大于物体在b图中浸没在液体中的体积，由此可得，在液体密度相同时，物体所受浮力的大小跟它浸没在液体中的体积有关。（2）d所示实验中，由称重法F浮=G-F可知，物体浸没在盐水中所受浮力F浮3=5N-2.8N=2.2N，大于物体浸没在水中所受浮力，再由盐水的密度大于水的密度，可知在物体浸在液体中的体积（或排开液体的体积）相等时，浮力的大小跟液体的密度有关。（3）因为物体浸没在水中和盐水中受到的浮力分别为2N和2.2N，再由F浮=ρ液gV排可得，ρ盐水／ρ水=F浮3／F浮2=1.1／1，即ρ盐水=1.1ρ水=1.1×103kg/m3。

答案
（1）3.6 它浸没在液体中的体积（或排开液体的体积）
在物体浸在液体中的体积（或排开液体的体积）相等时，浮力的大小跟液体的密度有关
1.1×103

6. 小明用如图所示装置研究“浮力大小跟物体排开液体体积关系”实验时，将一个挂在弹簧测力计下的金属圆柱体

（1）h=0时测力计示数为物体重力G=6.75N；
完全浸没时浮力为6.75N-4.25N=2.5N；根据F_浮=ρ_水gV_排，物体体积V=V_排=

F浮

ρ水g

=

2.5N

1.0×103kg/m3×9.8N/kg

=2.5×10^-4m³；
物体密度ρ=

m

V

=

G

gV

=

6.75N

9.8N/kg×2.5×10?4m3

=2.7×10³kg/m³．
故答案为：6.75；2.5×10^-4；2.7×10³．
（2）2、3、4物体浸入水的体积越大，测力计示数越小，浮力越大．
故答案为：有关．
（3）4、5浸没在液体中的物体深度变化，弹簧测力计示数不变，即受到的浮力不变．
故答案为：无关．
（4）h逐渐增大，弹簧测力计示数逐渐减小最后不变，图象应为C．
故选C．

7. （2014道外区二模）同学们利用如图所示的实验装置探究“浮力的大小与物体排开液体的体积的关系”，实验

（1）由表一中数据知，水的密度不变，物体排开液体的体积在增大，受到的浮力增大，可得在同一液体中，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；
（2）表一和表二的第一行或第二行或第三行数据，可知物体排开液体的体积相同，所用液体的密度不同，所受的浮力不同，可得物体在液体中受到的浮力与排开液体的体积有关外，还与液体的密度有关；
（3）由题意知，当受浮力相同时，液体的密度小，排开液体的体积就大，液体的密度大，排开液体的体积就小，由G=mg，ρ=

m

V

可得G=ρgV，可以提出猜想：浮力的大小可能跟物体排开液体的重力大小相等；
（4）分别计算出每次物体所受到的浮力为：F₁-F₃；物体排开液体所受到的重力为：F₄-F₂并进行比较；发现每一次F₁-F₃=F₄-F₂，证明了小涵的猜想是正确的．
故答案为：（1）在同种液体中，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；
（2）在排开液体的体积相同时，浮力的大小还与液体的密度有关；液体的密度越大，物体所受到的浮力越大；
（3）浮力的大小可能跟物体排开液体的重力大小；
（4）分别计算出每次物体所受到的浮力为：F₁-F₃；物体排开液体所受到的重力为：F₄-F₂并进行比较；发现每一次F₁-F₃=F₄-F₂，证明了小涵的猜想是正确的．