《2025年暑假Happy假日八年级物理通用版》

13. 小明同学按照图甲的操作,探究浮力大小与哪些因素有关。

(1)由图甲可知,物体的质量为______$kg$,物体浸没在水中时,受到的浮力是______$N$。
(2)分析图甲中$A$、$C$、$D$三图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度______(选填“有关”或“无关”)。
(3)由图甲中______三图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)分析图甲中$A$、$D$、$E$三图可得出结论:物体排开液体的体积一定时,______越大,物体受到的浮力______(选填“越大”或“越小”)。
(5)小明利用空易拉罐(剪去顶部)、小口径量筒、吸管、水(密度为$ρ_{水}$)等常见生活材料来测量金属块的密度。
①用空易拉罐和吸管组成如图乙所示装置,并放在水平台上,易拉罐装满水,将量筒放在吸管下端开口处。
②把一个泡沫块轻放入易拉罐中,使之漂浮在水面上,不再溢出水时,测得量筒中水体积为$V_{1}$。
③用细线拴住金属块轻轻放入易拉罐中,直至金属块下沉至杯底,测得量筒中水体积为$V_{2}$。
④取出金属块轻轻放置在泡沫块上方,泡沫块和金属块漂浮在水面上,此时量筒中水体积为$V_{3}$。
⑤金属块的密度为______(用题目中所给的字母表示)。

答案： 【解析】：
(1)由图甲中A图可知，物体在空气中时弹簧测力计示数$G = 4N$，根据$G=mg$，可得物体质量$m=\frac{G}{g}=\frac{4N}{10N/kg}=0.4kg$；物体浸没在水中时弹簧测力计示数$F_{示}=3N$，根据称重法测浮力$F_{浮}=G - F_{示}$，可得物体浸没在水中时受到的浮力$F_{浮}=4N - 3N = 1N$。
(2)分析图甲中A、C、D三图，物体都浸没在水中，排开液体的体积相同，深度不同，但弹簧测力计示数相同，即浮力相同，所以可得出结论：物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)要探究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关，应控制液体密度相同，改变排开液体的体积，图甲中A、B、C三图符合要求，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计示数不同，即浮力不同。
(4)分析图甲中A、D、E三图，物体排开液体的体积一定，液体密度不同，弹簧测力计示数不同，即浮力不同，且液体密度越大，弹簧测力计示数越小，浮力越大，所以可得出结论：物体排开液体的体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力越大。
(5)把一个泡沫块轻放入易拉罐中，使之漂浮在水面上，排开水的体积为$V_{1}$；用细线拴住金属块轻轻放入易拉罐中，直至金属块下沉至杯底，排开水的总体积为$V_{2}$，则金属块的体积$V = V_{2}-V_{1}$；取出金属块轻轻放置在泡沫块上方，泡沫块和金属块漂浮在水面上，此时排开水的总体积为$V_{3}$，则泡沫块和金属块漂浮时排开水的体积增加了$V_{3}-V_{1}$，根据阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}=\rho_{水}gV_{排}$，可知泡沫块和金属块的总重力$G_{总}=G_{排}=\rho_{水}g(V_{3}-V_{1})$，因为泡沫块漂浮时排开水的体积为$V_{1}$，其重力$G_{泡}=G_{排泡}=\rho_{水}gV_{1}$，所以金属块的重力$G_{金}=G_{总}-G_{泡}=\rho_{水}g(V_{3}-V_{1})-\rho_{水}gV_{1}=\rho_{水}g(V_{3}-2V_{1})$，根据$G = mg$可得金属块质量$m_{金}=\frac{G_{金}}{g}=\rho_{水}(V_{3}-2V_{1})$，再根据$\rho=\frac{m}{V}$，可得金属块的密度$\rho_{金}=\frac{m_{金}}{V}=\frac{\rho_{水}(V_{3}-2V_{1})}{V_{2}-V_{1}}$。
【答案】：
(1)$0.4$；$1$；
(2)无关；
(3)A、B、C；
(4)液体密度；越大；
(5)$\frac{\rho_{水}(V_{3}-2V_{1})}{V_{2}-V_{1}}$

14. 学了浮力知识后,科技小组的同学用筷子自制了一个木筏模型,如图所示。木筏的质量为$100g$,体积为$180cm^{3}$。($g$取$10N/kg$)求:
(1)木筏漂浮在水面上时,受到的浮力。
(2)木筏漂浮在水面上时,露出水面的体积。
(3)将10支签字笔放在木筏上面,木筏刚好完全浸没在水中,平均每支签字笔的质量是多少?

答案： 【解析】：
1. （1）木筏漂浮，根据漂浮条件$F_{浮}=G$，$G = mg$，$m = 100g=0.1kg$，则$F_{浮}=mg = 0.1kg\times10N/kg = 1N$。
（2）由$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$可得$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$，$\rho_{水}=1\times10^{3}kg/m^{3}$，$F_{浮}=1N$，$g = 10N/kg$，则$V_{排}=\frac{1N}{1\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg}=1\times10^{-4}m^{3}=100cm^{3}$，露出水面体积$V_{露}=V - V_{排}=180cm^{3}-100cm^{3}=80cm^{3}$。
（3）木筏刚好完全浸没时，$V_{排}'=V = 180cm^{3}=1.8\times10^{-4}m^{3}$，此时$F_{浮}'=\rho_{水}gV_{排}'=1\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg\times1.8\times10^{-4}m^{3}=1.8N$，$10$支签字笔总重力$G_{笔}=F_{浮}'-G = 1.8N - 1N = 0.8N$，$10$支签字笔总质量$m_{笔}=\frac{G_{笔}}{g}=\frac{0.8N}{10N/kg}=0.08kg = 80g$，平均每支签字笔质量$m_{0}=\frac{80g}{10}=8g$。
【答案】：
(1) $1N$
(2) $80cm^{3}$
(3) $8g$