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8. 在“探究物体所受浮力的大小与物体排开的液体所受重力的关系”实验中，同学们设计了如图1、图2所示的两种不同方案。
（1）如图1所示，为完成本实验，最合理的操作顺序是。
①若实验步骤甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数分别为$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$，则可知实验中测得物体受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=$（用测量量的符号表示）；
②若$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$之间满足（用测量量的符号表示）的关系，则可以得出物体所受浮力的大小等于其排开的液体所受重力的结论；
③若步骤乙中物体放入液体前，溢水杯中未装满液体，此时物体所受浮力大小（选填“大于”“小于”或“等于”）其排开液体的重力。
（2）在如图2所示的实验中，A和B两个弹簧测力计完全相同，薄塑料袋的质量忽略不计。
①调节升降台使溢水杯向上缓慢移动，重物便会缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到弹簧测力计A的示数逐渐，弹簧测力计B的示数逐渐；（均选填“增大”或“减小”）
②比较弹簧测力计A的示数变化量的大小$\Delta F_A$和弹簧测力计B的示数变化量的大小$\Delta F_B$，若它们的大小关系满足$\Delta F_A$（选填“＞”“＜”或“=”）$\Delta F_B$，则说明物体所受的浮力等于物体排开液体所受的重力。
（1）如图1所示，为完成本实验，最合理的操作顺序是。
①若实验步骤甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数分别为$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$，则可知实验中测得物体受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=$（用测量量的符号表示）；
②若$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$之间满足（用测量量的符号表示）的关系，则可以得出物体所受浮力的大小等于其排开的液体所受重力的结论；
③若步骤乙中物体放入液体前，溢水杯中未装满液体，此时物体所受浮力大小（选填“大于”“小于”或“等于”）其排开液体的重力。
（2）在如图2所示的实验中，A和B两个弹簧测力计完全相同，薄塑料袋的质量忽略不计。
①调节升降台使溢水杯向上缓慢移动，重物便会缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到弹簧测力计A的示数逐渐，弹簧测力计B的示数逐渐；（均选填“增大”或“减小”）
②比较弹簧测力计A的示数变化量的大小$\Delta F_A$和弹簧测力计B的示数变化量的大小$\Delta F_B$，若它们的大小关系满足$\Delta F_A$（选填“＞”“＜”或“=”）$\Delta F_B$，则说明物体所受的浮力等于物体排开液体所受的重力。
答案
（1）丁、甲、乙、丙；①$F_1-F_2$；②$F_1-F_2=F_3-F_4$；③大于；（2）①减小；增大；②=
解析
【分析】
本题围绕“探究浮力大小与排开液体所受重力的关系”（阿基米德原理实验）展开，需明确实验操作逻辑、浮力与排开液体重力的计算方法，以及实验误差分析和变式实验的示数变化规律：
1. 图1实验需先测空桶重力（避免桶带水影响），再测物体重力，接着将物体浸入溢水杯测拉力，最后测桶和排开液体总重力，以此确定操作顺序；
2. 浮力用称重法计算，排开液体重力通过桶和液体总重与空桶重的差值计算；
3. 溢水杯未装满时，物体浸入先填满溢水杯空缺再溢出，导致测得的排开液体重力偏小，结合浮力等于实际排开液体重力分析误差；
4. 图2实验中，重物浸入时浮力增大，弹簧测力计A的拉力减小，排开液体流入塑料袋使弹簧测力计B的示数增大，根据阿基米德原理，浮力等于排开液体重力，故两测力计示数变化量相等。
【解析】
（1）实验操作顺序：为避免桶带水干扰排开液体重力的测量，需先测空桶重力，再测物体重力，接着将物体浸入溢水杯收集排开液体，最后测桶和排开液体的总重力，因此顺序为丁、甲、乙、丙；
① 称重法测浮力：物体重力为$F_1$，浸入液体时拉力为$F_2$，则浮力$F_{\mathrm{浮}}=F_1-F_2$；
② 排开液体的重力为桶和排开液体总重（$F_3$）减去空桶重（$F_4$），即$G_{\mathrm{排}}=F_3-F_4$；若浮力等于排开液体重力，则$F_1-F_2=F_3-F_4$；
③ 若溢水杯未装满，物体浸入时先填满溢水杯的空缺部分，再溢出少量液体，导致测得的排开液体重力（溢出部分）小于实际排开液体重力，而浮力等于实际排开液体重力，故浮力大于测得的排开液体重力；
（2）① 重物浸入溢水杯时，受到向上的浮力，弹簧测力计A的示数（拉力）=物重-浮力，浮力增大，因此A的示数减小；排开的液体流入薄塑料袋，弹簧测力计B的示数等于排开液体的重力，故B的示数增大；
② 弹簧测力计A的示数变化量$\Delta F_A$等于浮力的变化量，弹簧测力计B的示数变化量$\Delta F_B$等于排开液体重力的变化量，根据阿基米德原理，浮力等于排开液体重力，因此$\Delta F_A=\Delta F_B$。
【答案】
（1）丁、甲、乙、丙；①$F_1-F_2$；②$F_1-F_2=F_3-F_4$；③大于；（2）①减小；增大；②=
【知识点】
阿基米德原理实验、浮力的计算、排开液体重力的测量
【点评】
本题是阿基米德原理的经典实验题，全面考查实验操作顺序、浮力与排开液体重力的关系、实验误差分析及变式实验的示数变化，需学生掌握实验核心原理和操作细节，属于初中物理力学的重点考查内容。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究浮力大小与排开液体所受重力的关系”（阿基米德原理实验）展开，需明确实验操作逻辑、浮力与排开液体重力的计算方法，以及实验误差分析和变式实验的示数变化规律：
1. 图1实验需先测空桶重力（避免桶带水影响），再测物体重力，接着将物体浸入溢水杯测拉力，最后测桶和排开液体总重力，以此确定操作顺序；
2. 浮力用称重法计算，排开液体重力通过桶和液体总重与空桶重的差值计算；
3. 溢水杯未装满时，物体浸入先填满溢水杯空缺再溢出，导致测得的排开液体重力偏小，结合浮力等于实际排开液体重力分析误差；
4. 图2实验中，重物浸入时浮力增大，弹簧测力计A的拉力减小，排开液体流入塑料袋使弹簧测力计B的示数增大，根据阿基米德原理，浮力等于排开液体重力，故两测力计示数变化量相等。
【解析】
（1）实验操作顺序：为避免桶带水干扰排开液体重力的测量，需先测空桶重力，再测物体重力，接着将物体浸入溢水杯收集排开液体，最后测桶和排开液体的总重力，因此顺序为丁、甲、乙、丙；
① 称重法测浮力：物体重力为$F_1$，浸入液体时拉力为$F_2$，则浮力$F_{\mathrm{浮}}=F_1-F_2$；
② 排开液体的重力为桶和排开液体总重（$F_3$）减去空桶重（$F_4$），即$G_{\mathrm{排}}=F_3-F_4$；若浮力等于排开液体重力，则$F_1-F_2=F_3-F_4$；
③ 若溢水杯未装满，物体浸入时先填满溢水杯的空缺部分，再溢出少量液体，导致测得的排开液体重力（溢出部分）小于实际排开液体重力，而浮力等于实际排开液体重力，故浮力大于测得的排开液体重力；
（2）① 重物浸入溢水杯时，受到向上的浮力，弹簧测力计A的示数（拉力）=物重-浮力，浮力增大，因此A的示数减小；排开的液体流入薄塑料袋，弹簧测力计B的示数等于排开液体的重力，故B的示数增大；
② 弹簧测力计A的示数变化量$\Delta F_A$等于浮力的变化量，弹簧测力计B的示数变化量$\Delta F_B$等于排开液体重力的变化量，根据阿基米德原理，浮力等于排开液体重力，因此$\Delta F_A=\Delta F_B$。
【答案】
（1）丁、甲、乙、丙；①$F_1-F_2$；②$F_1-F_2=F_3-F_4$；③大于；（2）①减小；增大；②=
【知识点】
阿基米德原理实验、浮力的计算、排开液体重力的测量
【点评】
本题是阿基米德原理的经典实验题，全面考查实验操作顺序、浮力与排开液体重力的关系、实验误差分析及变式实验的示数变化，需学生掌握实验核心原理和操作细节，属于初中物理力学的重点考查内容。
【难度系数】
0.5
9. 菱桶（可看成圆柱）是江南地区常见的采菱时的载人工具。已知菱桶的体积为$0.3\ \mathrm{m}^3$，重力为$200\ \mathrm{N}$。已知$\rho_{\mathrm{水}}=1.0× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$，$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$，求：
（1）空菱桶漂浮在水面上时受到的浮力；
（2）空菱桶漂浮在水面上时排开水的体积；
（3）为保证安全，菱桶需有三分之一的体积露出水面，人坐在菱桶中采菱角时，菱角和人的最大总重。
（1）空菱桶漂浮在水面上时受到的浮力；
（2）空菱桶漂浮在水面上时排开水的体积；
（3）为保证安全，菱桶需有三分之一的体积露出水面，人坐在菱桶中采菱角时，菱角和人的最大总重。
答案
（1）$200\ \mathrm{N}$；（2）$0.02\ \mathrm{m}^3$；（3）$1800\ \mathrm{N}$
解析
【分析】
本题考查浮力相关计算，解题思路如下：
1. 空菱桶漂浮时，根据物体漂浮条件（浮力等于自身重力），可直接求出空桶受到的浮力；
2. 已知浮力和水的密度，利用阿基米德原理公式变形，可求出排开水的体积；
3. 当菱桶有1/3体积露出水面时，先算出浸入水中的体积，再根据阿基米德原理求出此时的总浮力，该总浮力等于菱桶、人和菱角的总重力，减去空桶重力即可得到人和菱角的最大总重。
【解析】
解：
（1）空菱桶漂浮在水面上，根据物体漂浮条件：$F_{浮1}=G_{桶}=200\ \mathrm{N}$；
（2）根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，变形得排开水的体积：
$V_{排}=\frac{F_{浮1}}{\rho_{水}g}=\frac{200\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=0.02\ \mathrm{m}^3$；
（3）菱桶浸入水中的体积：$V_{浸}=V - \frac{1}{3}V=\frac{2}{3}V=\frac{2}{3}×0.3\ \mathrm{m}^3=0.2\ \mathrm{m}^3$；
此时菱桶受到的总浮力：$F_{浮总}=\rho_{水}gV_{浸}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.2\ \mathrm{m}^3=2000\ \mathrm{N}$；
根据漂浮条件，总重力等于总浮力，即$G_{总}=F_{浮总}=2000\ \mathrm{N}$；
则人和菱角的最大总重：$G_{人+菱}=G_{总}-G_{桶}=2000\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=1800\ \mathrm{N}$。
【答案】
（1）$200\ \mathrm{N}$；（2）$0.02\ \mathrm{m}^3$；（3）$1800\ \mathrm{N}$
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理、浮力计算
【点评】
本题是浮力的基础应用题，结合漂浮条件和阿基米德原理进行计算，步骤清晰，考查学生对浮力核心公式的掌握和应用能力，属于常规题型。
【难度系数】
0.5
本题考查浮力相关计算，解题思路如下：
1. 空菱桶漂浮时，根据物体漂浮条件（浮力等于自身重力），可直接求出空桶受到的浮力；
2. 已知浮力和水的密度，利用阿基米德原理公式变形，可求出排开水的体积；
3. 当菱桶有1/3体积露出水面时，先算出浸入水中的体积，再根据阿基米德原理求出此时的总浮力，该总浮力等于菱桶、人和菱角的总重力，减去空桶重力即可得到人和菱角的最大总重。
【解析】
解：
（1）空菱桶漂浮在水面上，根据物体漂浮条件：$F_{浮1}=G_{桶}=200\ \mathrm{N}$；
（2）根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，变形得排开水的体积：
$V_{排}=\frac{F_{浮1}}{\rho_{水}g}=\frac{200\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=0.02\ \mathrm{m}^3$；
（3）菱桶浸入水中的体积：$V_{浸}=V - \frac{1}{3}V=\frac{2}{3}V=\frac{2}{3}×0.3\ \mathrm{m}^3=0.2\ \mathrm{m}^3$；
此时菱桶受到的总浮力：$F_{浮总}=\rho_{水}gV_{浸}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.2\ \mathrm{m}^3=2000\ \mathrm{N}$；
根据漂浮条件，总重力等于总浮力，即$G_{总}=F_{浮总}=2000\ \mathrm{N}$；
则人和菱角的最大总重：$G_{人+菱}=G_{总}-G_{桶}=2000\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=1800\ \mathrm{N}$。
【答案】
（1）$200\ \mathrm{N}$；（2）$0.02\ \mathrm{m}^3$；（3）$1800\ \mathrm{N}$
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理、浮力计算
【点评】
本题是浮力的基础应用题，结合漂浮条件和阿基米德原理进行计算，步骤清晰，考查学生对浮力核心公式的掌握和应用能力，属于常规题型。
【难度系数】
0.5
