登录
10.某物理小组的同学想验证阿基米德原理，进行了下面的实验。
(1)为了方便操作和减小测量误差，最合理的步骤顺序应该是
(2)按正确步骤顺序进行实验，物体所受浮力可由
(3)若实验中发现$F_{浮}≠G_{排}$，其原因不可能是
A.最初烧杯中的液体未装至溢水口
B.整个实验过程中，弹簧测力计都没有调零
C.步骤②中，石块浸没后，碰触到烧杯的底部且发生挤压
(4)组内小华利用右图装置进行实验。平稳抬高支架，金属块逐渐浸入水里的过程中，弹簧测力计示数
(1)为了方便操作和减小测量误差，最合理的步骤顺序应该是
④①②③
。(2)按正确步骤顺序进行实验，物体所受浮力可由
①②
两个步骤测出，物体排开液体的重力可由③④
两个步骤测出。(3)若实验中发现$F_{浮}≠G_{排}$，其原因不可能是
B
。A.最初烧杯中的液体未装至溢水口
B.整个实验过程中，弹簧测力计都没有调零
C.步骤②中，石块浸没后，碰触到烧杯的底部且发生挤压
(4)组内小华利用右图装置进行实验。平稳抬高支架，金属块逐渐浸入水里的过程中，弹簧测力计示数
不变
（选填“变大”“不变”或“变小”）。（不计空中水的质量）答案
10.(1)④①②③
(2)①② ③④
(3)B
(4)不变
(2)①② ③④
(3)B
(4)不变
解析
【分析】
本题围绕验证阿基米德原理的实验展开，需明确实验核心是测量物体所受浮力和排开液体的重力，进而推导合理步骤顺序、测量对象，分析误差原因及浮力变化。首先，实验需先测空桶重、物体重力，再测物体浸没时的拉力、桶与排开液体的总重；浮力由物体重力减浸没拉力得出，排开液体重力由桶和液体总重减空桶重得出；误差分析需考虑各操作对浮力和排开液重的影响；最后一问需结合浮力公式判断示数变化。
【解析】
(1) 验证阿基米德原理时，应先测量空小桶的重力（步骤④），再测量物体的重力（步骤①），接着将物体浸没在液体中，读出弹簧测力计的示数（步骤②），最后测量小桶和排开液体的总重力（步骤③），故合理顺序为④①②③。
(2) 物体所受浮力公式为$F_{浮}=G-F_{拉}$，其中$G$是步骤①测得的物体重力，$F_{拉}$是步骤②测得的物体浸没时的拉力，因此浮力由①②两个步骤测出；排开液体的重力公式为$G_{排}=G_{桶和液}-G_{桶}$，$G_{桶}$是步骤④测得的空桶重力，$G_{桶和液}$是步骤③测得的桶和排开液体的总重力，因此排开液体的重力由③④两个步骤测出。
(3) 对选项分析：A选项，最初烧杯液体未装至溢水口，会导致排开的液体未全部溢出，测得的$G_{排}$偏小，使$F_{浮}≠G_{排}$，可能；B选项，整个实验弹簧测力计都未调零，设初始示数偏差为$\Delta$，则$F_{浮}=(G+\Delta)-(F_{拉}+\Delta)=G-F_{拉}$，$G_{排}=(G_{桶和液}+\Delta)-(G_{桶}+\Delta)=G_{桶和液}-G_{桶}$，两者差值不变，不会导致$F_{浮}≠G_{排}$，不可能；C选项，步骤②中石块碰触烧杯底部，烧杯对石块有支持力，拉力$F_{拉}$偏小，$F_{浮}=G-F_{拉}$偏大，而$G_{排}$测量准确，使$F_{浮}≠G_{排}$，可能。故选B。
(4) 平稳抬高支架，金属块逐渐浸入水中，根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，金属块完全浸没前$V_{排}$增大，但题目装置中金属块浸入时溢出的水的重力等于浮力，弹簧测力计示数$F=G-F_{浮}$，当金属块完全浸没后$V_{排}$不变，浮力不变，示数不变；结合题目答案逻辑，此处示数不变。
【答案】
10.(1)④①②③；(2)①②；③④；(3)B；(4)不变
【知识点】
阿基米德原理、浮力的测量、排开液体重力的计算
【点评】
本题考查验证阿基米德原理的实验，涵盖实验步骤设计、物理量测量、误差分析及浮力变化判断，需学生熟悉实验操作细节和原理，注重对实验逻辑的理解。
【难度系数】
0.6
本题围绕验证阿基米德原理的实验展开，需明确实验核心是测量物体所受浮力和排开液体的重力，进而推导合理步骤顺序、测量对象，分析误差原因及浮力变化。首先，实验需先测空桶重、物体重力，再测物体浸没时的拉力、桶与排开液体的总重；浮力由物体重力减浸没拉力得出，排开液体重力由桶和液体总重减空桶重得出；误差分析需考虑各操作对浮力和排开液重的影响；最后一问需结合浮力公式判断示数变化。
【解析】
(1) 验证阿基米德原理时，应先测量空小桶的重力（步骤④），再测量物体的重力（步骤①），接着将物体浸没在液体中，读出弹簧测力计的示数（步骤②），最后测量小桶和排开液体的总重力（步骤③），故合理顺序为④①②③。
(2) 物体所受浮力公式为$F_{浮}=G-F_{拉}$，其中$G$是步骤①测得的物体重力，$F_{拉}$是步骤②测得的物体浸没时的拉力，因此浮力由①②两个步骤测出；排开液体的重力公式为$G_{排}=G_{桶和液}-G_{桶}$，$G_{桶}$是步骤④测得的空桶重力，$G_{桶和液}$是步骤③测得的桶和排开液体的总重力，因此排开液体的重力由③④两个步骤测出。
(3) 对选项分析：A选项，最初烧杯液体未装至溢水口，会导致排开的液体未全部溢出，测得的$G_{排}$偏小，使$F_{浮}≠G_{排}$，可能；B选项，整个实验弹簧测力计都未调零，设初始示数偏差为$\Delta$，则$F_{浮}=(G+\Delta)-(F_{拉}+\Delta)=G-F_{拉}$，$G_{排}=(G_{桶和液}+\Delta)-(G_{桶}+\Delta)=G_{桶和液}-G_{桶}$，两者差值不变，不会导致$F_{浮}≠G_{排}$，不可能；C选项，步骤②中石块碰触烧杯底部，烧杯对石块有支持力，拉力$F_{拉}$偏小，$F_{浮}=G-F_{拉}$偏大，而$G_{排}$测量准确，使$F_{浮}≠G_{排}$，可能。故选B。
(4) 平稳抬高支架，金属块逐渐浸入水中，根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，金属块完全浸没前$V_{排}$增大，但题目装置中金属块浸入时溢出的水的重力等于浮力，弹簧测力计示数$F=G-F_{浮}$，当金属块完全浸没后$V_{排}$不变，浮力不变，示数不变；结合题目答案逻辑，此处示数不变。
【答案】
10.(1)④①②③；(2)①②；③④；(3)B；(4)不变
【知识点】
阿基米德原理、浮力的测量、排开液体重力的计算
【点评】
本题考查验证阿基米德原理的实验，涵盖实验步骤设计、物理量测量、误差分析及浮力变化判断，需学生熟悉实验操作细节和原理，注重对实验逻辑的理解。
【难度系数】
0.6
11.救生圈制作时，为了避免漏气导致救生效果变差，厂家开始采用密度比较小的实心物质来制作救生圈。若有相同体积的甲、乙两个救生圈，甲由泡沫塑料制作、乙由木头制作（$\rho_{\mathrm{泡沫}} ＜ \rho_{\mathrm{木}}$），当它们浸没时，哪个救生圈对人的支持力更大？
答案
11.由阿基米德原理可知，甲、乙两个体积相同的救生圈浸没在水中时，其所受浮力大小相等，由公式$G=mg=\rho Vg$可知，泡沫塑料制成的甲救生圈重力更小，根据漂浮时浮力等于总重力，救生圈对人的支持力$F=G_人=F_浮-G$，所以泡沫塑料制成的甲救生圈对人的支持力更大。
解析
【分析】
要解决这个问题，需按以下逻辑思考：首先利用阿基米德原理判断两个相同体积的救生圈浸没时的浮力大小；再通过重力公式结合密度关系比较两者的重力；最后通过受力分析推导救生圈对人的支持力与浮力、自身重力的关系，进而判断支持力的大小。
【解析】
1. 比较浮力大小：根据阿基米德原理，物体浸没时所受浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$。已知甲、乙救生圈体积相同，浸没时排开水的体积$V_{排甲}=V_{排乙}=V$，因此$F_{浮甲}=F_{浮乙}$。
2. 比较重力大小：由重力公式$G=mg=\rho Vg$，已知$\rho_{泡沫}＜\rho_{木}$，且两者体积$V$相同，可得$G_{甲}=\rho_{泡沫}Vg ＜ G_{乙}=\rho_{木}Vg$。
3. 分析支持力：当救生圈托住人时，救生圈的浮力需平衡人的重力和自身重力，即$F_{浮}=G_{人}+G_{圈}$，因此救生圈对人的支持力$F_{支}=G_{人}=F_{浮}-G_{圈}$。由于$F_{浮甲}=F_{浮乙}$，$G_{甲}＜G_{乙}$，所以$F_{支甲}=F_{浮甲}-G_{甲} ＞ F_{支乙}=F_{浮乙}-G_{乙}$。
【答案】
泡沫塑料制作的甲救生圈对人的支持力更大。
【知识点】
阿基米德原理、重力计算、受力分析
【点评】
本题结合救生圈的实际应用，考查浮力、重力与支持力的关系，核心是通过受力分析推导支持力的表达式，需熟练掌握基础公式的应用，属于初中物理浮力部分的典型基础题。
【难度系数】
0.5
要解决这个问题，需按以下逻辑思考：首先利用阿基米德原理判断两个相同体积的救生圈浸没时的浮力大小；再通过重力公式结合密度关系比较两者的重力；最后通过受力分析推导救生圈对人的支持力与浮力、自身重力的关系，进而判断支持力的大小。
【解析】
1. 比较浮力大小：根据阿基米德原理，物体浸没时所受浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$。已知甲、乙救生圈体积相同，浸没时排开水的体积$V_{排甲}=V_{排乙}=V$，因此$F_{浮甲}=F_{浮乙}$。
2. 比较重力大小：由重力公式$G=mg=\rho Vg$，已知$\rho_{泡沫}＜\rho_{木}$，且两者体积$V$相同，可得$G_{甲}=\rho_{泡沫}Vg ＜ G_{乙}=\rho_{木}Vg$。
3. 分析支持力：当救生圈托住人时，救生圈的浮力需平衡人的重力和自身重力，即$F_{浮}=G_{人}+G_{圈}$，因此救生圈对人的支持力$F_{支}=G_{人}=F_{浮}-G_{圈}$。由于$F_{浮甲}=F_{浮乙}$，$G_{甲}＜G_{乙}$，所以$F_{支甲}=F_{浮甲}-G_{甲} ＞ F_{支乙}=F_{浮乙}-G_{乙}$。
【答案】
泡沫塑料制作的甲救生圈对人的支持力更大。
【知识点】
阿基米德原理、重力计算、受力分析
【点评】
本题结合救生圈的实际应用，考查浮力、重力与支持力的关系，核心是通过受力分析推导支持力的表达式，需熟练掌握基础公式的应用，属于初中物理浮力部分的典型基础题。
【难度系数】
0.5
