实验十四、探究影响浮力大小的因素实验

【实验目的】

探究浮力的大小与哪些因素有关

【实验器材】

透明玻璃筒、鸡蛋、食盐、弹簧测力计、金属圆柱体、细线、烧杯、小石块

【实验原理】

称重法测浮力： F 浮 =G-F

【实验步骤】

①把鸡蛋放入盛水的透明玻璃筒中，鸡蛋沉入筒底，然后向水中撒盐并搅动，观察鸡蛋的浮沉情况。

②用弹簧测力计提着金属圆柱体慢慢浸入水中，观察弹簧测力计的示数变化情况，

③用弹簧测力计提着小石块浸没在水中，改变其深度观察弹簧测力计的示数变化情况，

【实验结论】

物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关，还与物体排开液体的体积有关，而与浸没在液体中

的深度无关。

【考点方向】

1 、探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验中，用到了 “称重法” 测浮力：

，弹簧测力计的示

数越小，说明物体受到的浮力 越大 。

2 、探究浮力的大小跟哪些因素有关，实验中利用 “控制变量法” ，把多因素问题变成多个单因素问题。

3 、注意完全浸没和不完全浸没对实验的影响。

4 、实验原理： 称重法 。

5 、弹簧测力计 自身重力和细线 以及盐水的浓度会对实验产生一定的误差。

6 、换用不同的物体和液体重复实验目的是： 避免实验偶然性，得出影响浮力大小影响的普遍性规律 。

7 、用手拉弹簧测力计的不知之处是： 读取数据时易受晃动而影响测量结果 。

8 、通过实验可以得出影响浮力大小的根本因素是： 排开液体的重力 。

9 、浮力与物体排开液体的体积有关，其他因素一定时，排开液体体积越大，浮力 越大 。

10 、浮力与液体的密度有关，其他因素一定时，液体的密度越大，浮力 越大 。

11 、浮力大小与物体浸没在液体中的深度 无关 。

【创新母题】：为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系，小明和小华把装满水

的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧测力计上，测力计示数

为 G ．然后将金属块缓慢浸入水中，且始终不与杯接触，如图。

（ 1 ）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，说明浮力大小逐渐

。据此，小明认为金属块受

到的浮力随浸入水中的深度增大面增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验

你认为下列说法正确的是

。

A ．只有小明的观点合理 B ．只有小华的观点合理

C ．两人的观点都不合理 D ．两人的观点都合理

（ 2 ）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为 F ，据此可得

出

的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力 F 浮 =

。

（ 3 ）为了深入研究，他们测出量筒中水的体积 V 排 ，水的密度用 ρ 水 表示，其重力 G 排 =

，通过比较数

据发现 F 浮 =G 排 ，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出 F 浮 =G 排 ，说明决定浮力大小的根本因素

是 。

（ 4 ）从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是

。

（ 5 ）小明做实验时，用手握弹簧测力计有些晃动，导 致 数据 偏 差较大， 请写 出一 种 改 进措施 ：

。

（ 6 ）小华 进行第二次 实验时发现金属块排开水的重力明 显 小 于 所受到的浮力， 请指 出实验 操作 中可能 造

成这 种 结果的原因： 。

【 答案 】

（ 1 ）变大； D ；（ 2 ）小明； G

F

﹣ ；（ 3 ） ρ 水 V 排 g ； G 排 ；（ 4 ）一直不变。

（ 5 ）将弹簧测力计 固 定在 铁架 台上，通过改变 铁夹 的 高 度来改变浸入水中的多 少 ；

（ 6 ）溢水杯没有装满。

【 解析 】

（ 1 ）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，根据 F=G

﹣ F

浮 可知，说明浮力大小逐渐变大；

金属块浸没前的过程中，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华则认为浮力随

浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验两人的观点都合理， 故 说法正确的是 D ；

（ 2 ）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为 F ，据此可得

出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关， 故 小明的观点不具有普遍性；

这个过程中金属块受到的浮力根据 F=G

﹣ F

浮 可知， F 浮 =G

F

﹣ ；

（ 3 ）量筒中水的体积 V 排 ，水的密度用 ρ 水 表示，其重力 G 排 =m 排 g=ρ 水 V 排 g ，通过比较数据发现 F 浮 =G 排 ，

换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出 F 浮 =G 排 ，说明决定浮力大小的根本因素是 G 排 。

（ 4 ）对台秤受力 分析 可知：受溢水杯和水 竖 直向下的重力，金属块向下的 压 力 F 压 =F 浮 ， 由平衡条件 得：

台秤对 容 器的 支持 力 F N =G+F 压 ；从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中 G 、 F 浮 不变， 故 台秤的示

数变化情况是一直不变。

（ 5 ）实验中， 由于 握着测力计的手 臂 晃动，导 致 测力计示数不 稳 定，读数 困难 ，可以将弹簧测力计 固 定

在 铁架 台上，通过改变 铁夹 的 高 度来改变浸入水中的多 少 。

（ 6 ）在实验中，排 除 测量误差因素的影响， 兴趣 小 组 发现金属块排开水的重力明 显 小 于 所受的浮力，可

能 造 成这 种 结果的原因：溢水杯没有装满水， 造 成溢出水的体积小 于 排开水的体积。

练习 1 ：（ 2019· 德州 ）在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中 ( 如图所示 ), 小明 先 用弹簧测力计测

出金属块的重力 , 然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度 , 步骤如图 B. C. D. E. F 所示 ( 液体 均未 溢出 ), 并将其

示数 记录 在表中：

实验步骤

B

C

D

E

F

弹簧测力计示数 /N

2.2

2.0

1.7

1.7

1.9

(1) 分析 比较实验步骤 A 和 _ __ ，可得出：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关； 分析 比较 A. B. C.D

可知：浮力大小与物体 __ _ 有关； 分析 实验步骤 A. E.F 可知：浮力的大小还与 __ _ 有关。

(2) 分析 实验数据可知 ,F 中液体密度 __ _( 选填 “大 于 ”、“小 于 ” 或 “ 等于 ” ) 水的密度。

(3) 金属块浸没在水中时受到的浮力大小是 _ __N, 金属块密度为 _ __kg/m ³ .( 水的密度 ρ 水 =1.0×10 ³ kg/m ³ ,g

取 10N/kg) 。

【 答案 】

（ l ） D 、 E ；排开液体的体积；液体的密度；（ 2 ）小 于 ；（ 3 ） 1 ； 2.7×l0 ³ 。

【 解析 】

（ 1 ）研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系， 要 控制排开液体的体积和密度 相 同，只

改变浸没在液体中的深度， 故由 ADE 图可知，物体排开液体的体积 相 同时，液体的密度 相 同，浸没的深

度不同，浮力 相 同，所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。

研究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积关系， 要 控制排开液体的密度 相 同， 由分析 比较

A 、 B 、 C 、 D 可知，液体的密度 相 同时，物体排开液体的体积不同，浮力不同，所以物体受到的浮力大小

与物体排开液体的体积有关。

由分析 比较 A 、 E 、 F 可知：图知，排开液体的体积 相 同，而排开液体的密度不同，浮力大小不同， 故 可得

出结论：物体受到的浮力大小与液体的密度有关。

（ 2 ）根据称重法可知：物块在水中受到的浮力为： F 浮 =G-F=2.7N-1.7N=1N ；物块在 另 一液体中受到的浮

力为： F 浮 ′ =2.7N-1.9N=0.8N ；

根据 阿基米德 原理 F 浮 =ρ 液 gV 排 知物体排开液体的体积 相 同时，密度越大，受到的浮力越大， 故 F 中液体

密度小 于 水的密度。

（ 3 ）物块在水中受到的浮力为： F 浮 =G-F=2.7N-1.7N=1N ；

V 排 =F 浮 /gρ=1N/(10N/kg×1×10 ³ kg/m)=10 ^-4 m ³

金属块的体积： V=V 排 ；金属块的 质 量： m=G/g=2.7N/10N/kg=0.27kg ；

金属块的密度： ρ=m/v=0.27kg/10 ^-3 m ³ =2.7×l0 ³ kg/m ³ 。

练习 2 ：（ 2019· 绥 化）如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力

计挂着同一金属块的示数。

(1) 金属块浸没在水中时，受到的浮力是 _ __N 。

(2) 分析 图 丙 、 丁 可知 , 浮力大小跟物体浸没在水中的深度 _ __( 选填 “有关” 或 “无关” ) 。

(3) 分析 _ __ 两图可知 , 浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关。 戊 图中盐水的密度是 _ __kg/m ³ .

如果在实验中不小 心使戊 图中的金属块接触了 容 器底且与 容 器底有力的 作 用，此时测量出的盐水密度 值 将

如 何 变化，并 分析 原因 ___ 。

(4) 实验中 由于 握着测力计的手 臂 易晃动，导 致 测力计示数不 稳 定，读数 困难 。 请 你 写 出一 种 改 进措施 _

__ 。

【 答案 】

（ 1 ） 2 ；（ 2 ）无关；（ 3 ） 丁 、 戊 ； 1.2×10 ³ ； 偏 大，金属块与 容 器底有力的 作 用，则测力计示数变小，

导 致 F 示盐水 变小，根据称重法， 故 F 浸盐水 变大，根据 ρ 盐水 =ρ 水 F 浸盐水 /F 浸水

知，测量的盐水密度 值 将 偏 大；

（ 4 ）将弹簧测力计 固 定在 铁架 台上，通过改变 铁夹 的 高 度来改变浸入水中的多 少 。

【 解析 】

（ 1 ）根据称重法测浮力，金属块在水中受到的浮力为： F 浮 =G-G C =4.8N-2.8N=2N ；

（ 2 ） 分析丙 、 丁 两图， 当 金属都块浸没在水中后，金属块的深度不同， 但 测量力计示数 相 同，根据称重

法测浮力： F 浮 =G-G′ 知，所受浮力的大小大小 相 同， 故 得出 当 金属块浸没在水中后，所受浮力大小跟物体

浸没在水中的深度无关；

（ 3 ）比较图 丁戊 ，排开液体的体积 相 同，而排开液体的密度不同，两图中，测力计示不同，根据称重法，

可知金属块受到的浮力不同， 故由 实验数据可得到的结论是：浸在液体中的物体受到浮力的大小与液体密

度有关；

金属块浸没在水中受到的浮力： F 浸水 =2N------ ①，

根据 阿基米德 原理有： F 浸水 =ρ 水 gV 排水 =ρ 水 gV 物 ----- ②，

由 图 甲戊 知，金属块浸没在盐水中受到的浮力： F 浸盐水 =4.8N-2.4N=2.4N------ ③，

根据 阿基米德 原理有： F 浸盐水 =ρ 盐水 gV 排盐水 =ρ 盐水 gV 物 ------ ④ ，

由 ② ④ 得： ρ 盐水 =ρ 水 F 浸盐水 /F 浸水 ------- ⑤ ；

将①③ 代 入 ⑤ 得： ρ 盐水 =2.4N/2N,ρ 水 =1.2×10 ³ kg/m ³ ；

如果他在实验中不小 心使 E 图中物体接触了 容 器底且与 容 器底有力的 作 用，则测力计示数变小，导 致 F 示盐

水 变小，根据称重法， 故 F 浸盐水 变大，根据 ρ 盐水 =ρ 盐水 =ρ 水 F 浸盐水 /F 浸水 知，测量的盐水密度 值 将 偏 大。

（ 4 ）实验中， 由于 握着测力计的手 臂 晃动，导 致 测力计示数不 稳 定，读数 困难 ，可以将弹簧测力计 固 定

在 铁架 台上，通过改变 铁夹 的 高 度来改变浸入水中的多 少 。

练习 3 ：（ 2019· 赤峰 ）如图所示，是探究同一物体所受浮力大小与哪些因素有关的实验过程。

（ 1 ） 两 次 实验 证 明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化（ 选填 实验 序号 ）。

（ 2 ） 进行乙 、 丙 两 次 实验是为了探究物体所受浮力大小与 关系。

（ 3 ） 由丙 、 丁 两 次 实验可知：完全浸没在同 种 液体中的物体，所受浮力大小与 无关。

【 答案 】

（ 1 ） 甲 、 乙 ；（ 2 ）液体密度；（ 3 ）物体浸没的深度。

【 解析 】

（ 1 ） 要 通过实验 证 明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化， 应 控制液体的密度不变，改变物体

排开液体的体积， 由 图可知， 甲 、 乙 两 次 实验 符 合。

（ 2 ） 进行乙 、 丙 两 次 实验时，物体排开液体的体积 相 同，而液体的密度不同，所以是为了探究物体所受

浮力大小与液体密度的关系。

（ 3 ） 由丙 、 丁 两 次 实验可知：排开液体的体积和液体的密度 相 同，而所处的深度不同，弹簧测力计的示

数不变 即 物体受到的浮力不变，则物体所受浮力大小与浸没的深度无关。

练习 4 ：（ 2019· 贵阳 ）小明 运 用浮力 相 关知 识 制 作 了可以用来测量物体 质 量的“浮力秤”其 构造 如图所示 ，

在水 平支架 的 左端固 定 刻 度 盘 ， 支架横梁 两 端各固 定一个 滑轮 ，将一根无弹性的细 绳跨 过两个 滑轮 ，细线

的一 端悬 挂 砰盘 ， 另 一 端连 接装有 适 量细 沙 的圆柱 形 浮筒（浮筒自重不计），在线的 适当位 置 固 定一根大

头针作 为 指针 ，把浮筒浸入装有 适 量水的水 槽 中，称量时，把 待 测物体放入 砰盘 后， 指针 下 降 浮筒上 升 ，