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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 物体的浮沉条件及其应用 弹簧测力计的使用与读数 试题正文
  • 探究题
    某同学在探究“浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积是否有关”的实验中，记录的实验数据如下表．

    （1）第5次实验，物体在液体中时弹簧测力计的示数如图所示，则表格中的①、②两处的数据应为：①_____②_____．


    （2）第_____、_____、_____三次实验，是探究浮力的大小与液体的密度是否有关．
    （3）实验中，两个分探究共用的一组数据是第_____次实验数据．
    （4）根据实验数据，得出的探究结论是：_____．
    本题信息：2012年中考真题物理探究题难度较难 来源:韩希光（初中物理）
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本试题 “某同学在探究“浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积是否有关”的实验中，记录的实验数据如下表．（1）第5次实验，物体在液体中时弹簧测力计的示数如图...” 主要考查您对

物体的浮沉条件及其应用

弹簧测力计的使用与读数

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  • 物体的浮沉条件及其应用
  • 弹簧测力计的使用与读数
物体浮沉条件:
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
F浮>G F浮<G F浮=G F浮=G F浮+N=G
实心物体 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物
V排=V物		 ρ液>ρ物
V排<V物		 ρ液>ρ物
V排=V物
处于动态（运动状态不断改变），受非平衡力作用 可以停留在液体的任何深度处 是“上浮”过程的最终条件 是“下沉”过程的最终状态
处于静态，受平衡力

漂浮和悬浮的异同：
悬浮 漂浮
区别 物体在液体中的位置 物体可以静止在液体内部任一位置 物体静止在液体表面上
物体实心时，ρ物和ρ液的大小 ρ物=ρ液 ρ物<ρ液
物体体积V物与物体排开液体体积V排的大小 V物=V排 V物>V排
相似 物体都处于平衡状态，各自所受的浮力与重力式一对平衡力

利用浮力知识求物体或液体的密度:
1．对于漂浮的物体，浮力等于重力，而浮力F浮= ρ液gV排，重力G物=ρ物gV排，因F浮≈G物，只要知道V排与V物的关系和ρ液(或ρ物)就可求出ρ物(或ρ液)。
例1：将密度为0．6×103kg／m3，体积125cm3的木块放入盐水中，木块有1／2的体积露出盐水面，则木块受到的浮力为____N，盐水的密度____________ kg／m3(g取10N／kg)
解析：木块漂浮，所受浮力等于重力，F=G= Mg=p木Vg=0．6×103kg／m3×0．125×10-3m3× 10N／kg=0．75N，盐水的密度：
=1.2×103kg/m3

2. 若，物体完全浸没在液体中，根据阿基米德原理，及称重法，可求出，又因为，此时，可得。根据此式，已知ρ液，可求出ρ物，已知ρ物可求出ρ液。

液面升降问题的解法：

1. 组合物体漂浮类型
要看液面是上升还是下降，关键是比较前后两次物体排开液体的体积的变化。设物体原来排开液体的体积为V排，后来排开液体的体积为V‘排，若V’排>V排，则液面上升，若V’排<V排，则液面下降；若V’排=V排，则液面高度不变，又根据阿基米德原理知，物体在液体中所受的浮力，故，因为液体的密度ρ液不变，固物体的排开液体的体积取决于物体所受的浮力，所以只要判断出物体前后所受浮力的变化情况，即可判断出液面的升降情况。

例1一个水槽内漂浮着一个放有小铁球的烧杯，若将小铁球取出放入水槽里，烧杯仍漂浮在水槽中，则水面将(   )
A．上升  B．不变 C．下降 D．无法判断
解析：铁球和烧杯漂浮在水中，装有铁球的烧杯所受的浮力F浮与烧杯和铁球的总重力平衡，则有：。把铁球放入水槽中，铁球下沉，铁球单独受到的浮力，；烧杯单独受到的浮力为。铁球放入水槽中后，铁球和烧杯所受浮力之和为F浮2，因此，烧杯和铁球后来排开水的体积之和小于原来排开的水的体积，所以水面下降，故正确选项为C。

2．纯冰熔化类型：
    此类题的规律技巧：若冰块漂浮于水中，则冰熔化后液面不变；若冰块漂浮于密度大于水的液体中，则冰熔化后液面上升；若冰块漂浮于(或浸没于)密度小于水的液体中，则冰熔化后液面下降。
    要判断液面的升降，必须比较冰排开液体的体积与冰熔化成水的体积之间的关系。冰未熔化时，若它漂浮在液面上，则所受的浮力与重力相等，即。冰块所受的，冰块的重力，由此可得；冰熔化后，化成水的体积。所以当冰块漂浮于水中时，，液面不变；当时，，液面上升。若冰块浸没液体中，则冰块排开液体的体积等于冰块的体积，而冰熔化后的体积小于冰的体积，故液面下降。

例2如图所示，烧杯中的冰块漂浮在水中，冰块上部高出杯口，杯中水面恰好与杯口相平，待这些冰全部熔化后(   )

A．将有水从杯中溢出
B．不会有水从杯中溢出，杯中水面也不会下降
C．烧杯中水面下降
D．熔化过程中水面下降，完全熔化后有水溢出
解析：冰熔化后烧杯中的水面将保持不变，故不会有水溢出。
答案：B

漂浮物体切去露出部分后的浮沉情况：
      漂浮物体，如将露出液面的部分切去后，物体的重力减小，而浸在液体中的部分没有变，根据F浮= ρ液gV排知物体所受浮力不变。这时浮力大于重力，剩余部分上浮。
例1长为L的蜡烛底部粘有一铁块，使其竖直停留在水中，如图所示，这时露出水面的长度为L0，将其点燃，直到自然熄灭，设燃烧掉的长度为d，则(   )

A．d<L0
B．d=L0
C．d>L0
D．无法判断
解析：假设将露出的部分一次切去，再分析剩余部分的沉浮情况就很容易得出结论。如将露出水面的部分切去，这时蜡烛的重力减小，而在水中的部分未变，即排开的水的重力——浮力未变，显然这时浮力大于重力，剩余部分将上浮。可见，蜡烛燃烧过程是逐渐上浮的，所以最终烧掉的长度大于L0，故正确选项为C。
答案：C


密度计：
    在物理实验中使用的密度计是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸或水银。使用时将密度计竖直地放入待测的液体中，待密度计平稳后，从它的刻度处读出待测液体的密度。常用密度计有两种，一种测密度比纯水大的液体密度，叫重表；另一种测密度比纯水小的液体，叫轻表。
   
     密度计的原理是：F浮=ρ液gV排=G计(不变)。密度计在不同的液体中所受浮力相同，ρ液增大时，V排减小，密度计在液面以上的部分增大，刻度越靠下密度值越大。

气体的浮力：
      气体的浮力与液体的同理，物体在空气中时，上下表面受到空气的压力差就是空气的浮力。故物体在空气中称得的重量，并不是物体真正的重量，但因其所受的浮力很小可以忽略不计。不但空气如此，物体在任何气体中，均受到气体的浮力。
     氢气球和热气球浮沉原理比较：
上升 下降
氢气球 充入密度小于空气的氢气 放掉球内部分气体，使球体积减小
热气球 充入加热后的热空气 停止加热，热空气冷却，热气球内空气密度增大

饺子的浮沉:
     生饺子被放入锅中时便沉到锅底，煮熟的饺子就浮起来了，如果把饺子放凉，再放入锅中，又会沉到锅底这是为什么呢?因为生饺子放人锅中，由于浮力小于重力而下沉；煮熟的饺子因为饺子内气体受热膨胀，浮力增大，当浮力大于重力时，饺子上浮；凉的熟饺子因遇冷体积缩小使浮力减小，浮力小于重力而下沉。
弹簧测力计的使用：
①首先看清它的量程，也就是它的测量范围，加存弹簧测力计上的力不允许超过它的量程：
②认清它的分度值，以便读数时快速准确；
③观察指针是否在零位置，若没有，需要校零；
④使用之前，最好轻轻拉几次它的挂钩，可以避免弹簧被壳子卡住；
⑤使用时，拉力方向应与弹簧轴线方向一致，确保测量准确

读数：
弹簧测力计的读数比较简单，要先搞清楚弹簧测力计的量程和分度值，然后再根据指针所指的位置（一定要看指针末端所指的位置）读出所测量力的大小。
弹簧测力计的具体使用方法：

使用前：　
1.拉动弹簧：反复拉动弹簧（用力过度可能会损坏弹簧），防止其卡住，摩擦，碰撞。
2.了解量程：知道测量力的最大范围（量程）是多少。
3.明确分度值：了解弹簧测力计的刻度。知道每一大格，最小一格表示多少牛（N）。
4.校零：检查指针是否对齐零刻度线，若没有对齐，需要调节至对齐。

使用中：
1.不能超量程使用。（天平，量筒，量杯等都不能超量程使用，但刻度尺除外）（补充说明：因为超量程使用可能会损坏弹簧测力计，并且造成塑性形变，导致误差。而且超量程使用了，会导致测不出准确的力，比如一个6N的力，你用一个量程为5N的弹簧测力计测，指针指向5N，但是实际上是6N，就产生了误差。）
2.同方向：测力时，要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上，且弹簧不能靠在刻度盘上。
3.视线要与刻度盘垂直。

使用后：
调节弹簧测力计，让指针对齐零刻度线。

提醒：
1. 如果指针在零刻度线以上或者以下，这时候没有把指针调节至0，就会产生误差。在零刻度线以上，测出来的力比实际的力小，反之在零刻度线以下，测出来的力比实际的力大。
2. 如果弹簧测力计侧放，会使测量数值偏小

实验法研究弹簧伸长量与所受拉力的关系：
1．常用测力计的原理与使用：测量力大小的工具称为测力计，实验室用的测力计就是弹簧测力计。弹簧测力计的工作原理是在弹性限度内，弹簧的伸长量跟所受托力成正比，即，注意伸长量的含义，弹 簧原来的长度通常用l0表示，受力后弹簧长为l，而△l =l-l0，称为伸长量△l或伸长了△l，也用x表示。
2．弹簧测力计的测量范围：在每个弹簧测力计上都标有最大刻度值，这个最大刻度值即为此弹簧测力计的测量范围，超过了此范围，弹簧测力计就可能被损坏了。
例:某同学在研究轻质弹簧的长度随拉力变化的关系时，进行了如图所示的实验。已知每个钩码重为0．5N，刻度尺的分度值是1mm。

(1)请将观察到的数据填入实验记录表中；

 (2)根据实验数据，在图所示的坐标系内作出弹簧长度，L随拉力F变化的关系图像；

(3)此实验中弹簧长度L与拉力的关系是________
解析：（1）数据如表

（2）得到拉力与弹簧的长度关系：

（3）在弹性限度内，弹簧的伸长量和所受拉力成正比。


量程与弹性限度：
    弹簧的伸长与拉力成正比的规律是有一定的限度的，即加在弹簧上的力不能太大，拉力大到一定值以后，即超出弹簧的弹性限度后，弹簧的伸长就不再与拉力成正比，甚至无法恢复原状。弹簧测力计的量程就是弹簧测力计允许测量的力的最大值。
发现相似题
与“某同学在探究“浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积是...”考查相似的试题有：