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实验 11 探究浮力大小与排开液体所受重力的关系
知识点一、浮力
一、浮力
1.浮力的定义：浸在液体（或气体）中的物体受到 的力，这个力叫做浮力。
注意：“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入（即浸没）”两种情况，也就是说浸没在液体
内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。
2.浮力的方向： 。
无论物体的形状如何、是否运动，也无论液体（静止的液体）如何放置，浸在液体中的物体受
到的浮力的方向总是竖直向上的。
3.浮力的施力物体与施力物体
（1）浮力的施力物体： （或气体）。
（2）浮力的受力物体：浸在液体（或气体）中的 。
知识点二、浮力大小跟物体排开液体所受重力的关系
【提出问题】物体所受的浮力的大小与物体排开液体所受重力存在怎样的定量关系？
【猜想与假设】浮力的大小可能等于物体排开的液体所受的重力。
【制定计划与设计实验】（1）使用弹簧测力计利用称重法得出石块所受的浮力；
（2）收集实验中石块排开的水，测出被排开的水所受的重力，比较浮力和杯排开的水的重力
的大小；
（3）换用不同质量的小石块，重复上面的实验，寻找规律。
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【实验器材】弹簧测力计、小石块、细线、溢水杯、小桶、水等。
【进行实验】
第一步：测出小石块的重力；
第二步：测出空桶的重力；
第三步：将溢水杯 （液面与溢水口平齐），把小石块 （不要晃动，以免排开水量偏
多）放入杯中，读出此时弹簧测力计的示数，并用小桶收集溢出的水；
第四步：测出小桶和排开水的总重力，比较浮力和排开水的重力的关系；
第五步：换用不同质量的小石块， （多次实验，使结论更具普遍性），记录实验
数据。
【记录数据】
①小石块的重 ②空桶的重 ③弹簧测力计
次数 ④桶和水总重/N 浮力/N 排开水的重力/N
力/N 力/N 的示数/N
1 2.0 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0
2 2.8 1.0 1.4 2.4 1.4 1.4
3 3.6 1.0 1.8 2.8 1.8 1.8
【实验结论】浸在液体中的物体，受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等。
1．（2023•天津）在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研
究。请你完成下列任务：
【实验探究】
通过图1所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。由实验可得结论：
。这就是阿基米德原理。
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【理论探究】
第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图2所示。
第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理。
请你写出推导过程。提示：推导过程中所用物理量需要设定（可在图2中标出）。
【原理应用】
水平桌面上有一底面积为S 的柱形平底薄壁容器，内装质量为m的液体。现将一个底面积为S
1 2
的金属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没（与容器底接触但不密
合），整个过程液体未溢出。金属圆柱体静止时所受浮力F浮 ＝ 。
2．（2022•枣庄）小李同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
（1）实验步骤如图1所示，甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为F 、F 、F 、F ，物
1 2 3 4
体受到的浮力F浮 ＝ 。
（2）小李利用三个不同物体a、b、c进行实验探究，实验数据如下表：
物体 物重 物体浸没在 浮力 空桶重 桶与排开水 排开水重
水中测力计 的总重
G/N
的示数F/N
F浮/N G
0
/N
G /N
G排/N
1
a 1.2 0.7 0.5 0.6 1.1 0.5
b 2 1.4 0.6 0.6 1.2 0.6
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c 2.4 1.7 0.7 0.6 1.2 0.6
分 析 表 中 物 体 a 、 b 的 实 验 数 据 ， 小 李 得 出 的 结 论 是 ：
。
（3）小李在探究物体c所受浮力的实验中，排除各种测量误差因素的影响，发现物体 c排开水
的 重 力 明 显 小 于 它 所 受 浮 力 ， 请 分 析 实 验 操 作 中 造 成 这 种 结 果 的 原 因 ：
。
（4）小张利用身边的器材对小李的实验进行改进：两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水
杯（由饮料瓶和吸管组成）、薄塑料杯（质量忽略不计）等器材，装置如图2所示。实验时小张
逐渐向下移动水平横杆，使重物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 ，若弹簧测力计A的示数变化量为ΔF ，弹簧测
A
力计B的示数变化量为ΔF ，则它们的大小关系是ΔF ΔF （选填“＞”、“＝”
B A B
或“＜”）；
（5）针对两种实验方案，小张实验装置的优点是 （填答案标号）。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化，实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
3 ． （ 2021• 云 南 ） 某 小 组 探 究 “ 浮 力 的 大 小 与 排 开 液 体 所 受 重 力 的 关 系 ” 。
（1）弹簧测力计使用前要先进行 。
（2）实验步骤如图1所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F 、F 、F 、F 。由图
1 2 3 4
甲和丁可知物体受到的浮力F浮 ＝ 。
（3）以下选项中若 成立，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
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A.F ﹣F ＝F ﹣F
1 2 3 4
B.F ﹣F ＝F ﹣F
1 3 4 2
C.F ﹣F ＝F ﹣F
3 2 1 4
（4）另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋（质
量忽略不计）对实验进行改进，装置如图2所示。向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的
溢水杯中，观察到A的示数逐渐 ，B的示数逐渐 ，且A、B
示数的变化量 （选填“相等”或“不相等”）。
（5）比较两种实验方案，改进后的优点是 （多选）
A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化，测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察测力计A、B示数的变化
4．（2023•红桥区模拟）在探究“物体浮力的大小跟它排开液体的重力的关系”实验时，具体设计
的实验操作步骤如图甲、乙、丙和丁所示。为方便操作和减小测量误差，最合理操作步骤应该
是（ ）
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁
C．丁、甲、乙、丙 D．乙、甲、丁、丙
5．（2023•高新区校级模拟）运用图中器材进行“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”的实
验。下列说法正确的是（ ）
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A．甲、乙两步实验说明浮力大小与物体浸入液体的深度有关
B．在乙图中，物体受到的浮力为 1.5N
C．乙图中物体受到的重力与浮力互相平衡
D．乙图中物体受到的浮力等于丙图中液体的重力
6．（2023•云南模拟）小明利用如图所示的实验装置“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关
系”。
（1）如图丁所示，弹簧测力计的示数为 N，通过实验可知，物块浸没在
装满水的溢水杯中受到的浮力为 N。
（2）若将乙图中的水换成酒精，其他条件不变（
水
＞
酒精
），弹簧测力计的示数将变
。 ρ ρ
（3）实验中由于握着弹簧测力计的手臂容易晃动，导致弹簧测力计的示数不稳定，读数困难，
请你写出一种改进措施 。
7．（2023•青羊区校级模拟）如图所示，某小组为了探究“浮力的大小跟物体排开液体所受重力的
关系”，选择溢水杯、水、弹簧测力计、圆柱体金属块、小桶、细线等器材，按照A、B、C、
D的顺序做了如下的实验：
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（1）合理的实验顺序是 。
（2）按照合理的顺序进行实验，并收集数据。设 A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别
是F 、F 、F 、F ，如果关系式 （用字母
1 2 3 4
表达）成立，即可验证阿基米德原理。
（3）分析实验数据发现物体所受浮力和小桶中液体重力并不相等，小组同学们分析了可能存在
的原因，其中不合理的是 。
A.浸入物体前，溢水杯中水未装满
B.物体接触了容器底部或容器侧壁
C.测量过程中测力计一直没有调零
D.实验中本身存在不可避免的误差
（4）同学们对实验提出了进一步改进措施，以下是他们的一些看法，其中不合理的是
A.应该换用不同液体继续实验，使结论具有普遍性
B.实验中让物体应该完全浸没在液体中，控制变量
C.可以将小桶标注刻度做成量筒，测量出小桶中液体体积，计算重力
D.可以改用铁架台悬挂测力计，使示数更稳定，测量更准确
8．（2023•湖北模拟）如图所示，某小组为了探究“浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系”，
选择溢水杯、水、弹簧测力计、圆柱体金属块、小桶、细线等器材，按照 A、B、C、D的顺序
做了如下的实验：
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（1）为了减小误差，合理的实验顺序是 。
（2）按照合理的顺序进行实验，并收集数据。设A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别是
F
1
、F
2
、F
3
、F
4
，如果关系式 （用字母表
达）成立，即可验证阿基米德原理。
（3）为使实验结论具有科学性，接下来他们还应该用 （选填“相同”或“不
同”）的液体重新实验。
（4）该小组同学还发现通过上述实验收集到的测量数据可以测出金属块的密度，某次实验过程
中记录的A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别是1.8N、1.6N、0.5N、0.3N，则金属块的
质量为 kg。密度为 kg/m3。
9．（2023•武安市四模）甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物
块、小桶和水探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系的实验情景，其中
弹簧测力计的示数依次是F 、F 、F 、F 。
1 2 3 4
（1）请在图甲中画出圆柱形物块的受力示意图；
（2）在实验操作前细心的小丽同学指出：在情景甲中存在错误，该错误是溢水杯中水面
；
（3）纠正错误后，该探究实验的合理顺序为 （用甲、
乙、丙、丁表示）；
（4）在情景乙中，溢水口还在溢水时，小明同学便急忙把小桶移开，开始测量小桶和溢出水的
总重力，这样会导致测量的物块排开液体所受重力 （选填“偏小”“不变”
或“偏大”）；
（5）如果将图中圆柱形物块换成不吸水的木块，能否完成本实验？ ；
（6）在完成实验之后，小丽同学发现实验桌上有一瓶需要测量密度的盐水，思考之后对小组其
他成员建议利用浮力来测量该盐水的密度。经过组内一番讨论，该小组仅增加了一个实验步骤
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x
如图戊所示，此时弹簧测力计示数为 F 5 ，则待测盐水的密度 盐水 可表示为 F −F 水 或
1 2
ρ ρ
x
F −F 水
，其中x＝ 。（用测量的物理量表示）
3 4
ρ
10．（2023•广安区校级模拟）科学探究是初中物理课程内容的重要组成部分，探究的形式可以是
多种多样的。小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
（1）实验的最佳顺序是 。
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
C.乙、甲、丁、丙
（2）通过实验可得到的结论是：浸在液体中的物体，受到的浮力大小等于它
。
（3）以下情况会影响结论的是 。
A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口
B.图乙中物体未全部浸没在水中
（4）小红利用上述实验中的器材和木块，探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小与物体所
受重力的关系”，实验过程中 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）步骤不
需要弹簧测力计。通过实验可得出漂浮在液面上的物体所受的浮力大小 物体
所受的重力大小（选填“大于”“等于”或“小于”）。
11．（2023•鼓楼区校级一模）小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开的液体所受
重力的关系”。
（1）实验的最佳顺序是 。（填字母序号）
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
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C.乙、甲、丁、丙
（2）图乙中小球受到的浮力是 N．通过分析实验数据，可得到的结论是：浸在液
体中的物体，受到的浮力大小 （选填“大于”“小于”或“等于”）物体排
开液体的重力。
（3）在实验时，若图乙中溢水杯中的水面在放入小球前未到达溢水杯的溢水口，则
（选填“会”或“不会”）对实验结论造成影响；若图乙中的小球未浸没在水中，则
（选填“会”或“不会”）对实验结论造成影响。
（4）若将图乙中的水换成酒精，则小球在酒精中受到的浮力为 N。（
水
＝1.0×103kg/m3，
酒精
＝0.8×103kg/m3） ρ
ρ
12．（2023•宛城区校级三模）小强利用弹簧测力计、铁块、溢水杯等器材按照如图所示，探究
“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
（1）以上探究步骤中，甲、乙、丙、丁最合理的操作顺序是 ；
（2）铁块浸没于水后受到的浮力F浮 为 N。测出铁块排开水所受的重力
G排 可发现：F浮 G排 （填“＞”“＝”“＜”），由此得出阿基米德原理；
（3）按最合理的实验步骤进行操作，下列因素会影响实验结果的是 ；
A.溢水杯内未盛满水
B.小桶内原来有少量水
C.铁块未浸没在水中
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（4）实验结束后，小芯同学将实验装置改成了如图戊所示，利用两个相同的弹簧测力计 A和
B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料桶（质量忽略不计）。向下调节水平横杆，从重物下表
面与水面接触开始到浸没于盛满水的溢水杯中的过程中，观察到 A 的示数逐渐
（选“变大”“不变”“变小”），说明：在液体的密度一定时，物体排开的液体越多，
， 实 验 装 置 改 进 后 的 优 点 是 ：
。（写出一个即可）。
13．（2023•娄底三模）图1是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、不吸水的石块、小桶和水
“探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”的情景，其中弹簧测力计的
示数依次是F 、F 、F 、F 。
1 2 3 4
（1）由图1可知，石块浸没在水中时受到的浮力为F浮 ＝ N，排开水的
重 力 G 排 ＝ N ， 发 现 F 浮 ≠ G 排 ， 原 因 可 能 是
；
（2）在实验改进以后，将溢水杯中的水换成某种液体，将物块浸没在某液体中（如图戊），此
A A
时弹簧测力计示数为F
5
。则待测盐溶液的密度
液
可表示为
F −F 水
或
F −F 水
，其中A＝
1 3 4 2
ρ ρ ρ
（用F 、F 表示）。
1 5
14．（2023•惠济区校级模拟）小明探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”，实验情景如
图所示。
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（1）在图1所示实验中，甲、乙、丙、丁的弹簧测力计的示数分别为F 、F 、F 、F ，物体受
1 2 3 4
到的浮力F浮 ＝ 。
（2）小明用三个不同物体a、b、c进行实验探究，实验数据如表：
物体 物重G/N 物体浸没在水 浮力F浮/N 空桶重G
0
/N 桶与排开水的 排开水重G
中测力计的示 总重G 1 /N 排/N
数F/N
a 1.2 0.7 0.5 0.6 1.1 0.5
b 2 1.4 0.6 0.6 1.2 0.6
c 2.4 1.7 0.7 0.6 1.2 0.6
①分析表中物体 （选填a、b、c）的实验数据，可以初步得出浮力的大
小跟排开液体所受重力的关系。
②小明排除各种测量误差因素的影响，发现物体 c排开水的重力明显小于它所受到的浮力，造
成 这 种 结 果 的 原 因 是 ：
。
（3）小明对实验进行了改进，装置如图2所示。实验时小明逐渐向下移动水平横杆，使重物缓
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 ；若弹簧测力计A的示数变化量为ΔF ，弹簧测力计B的示数变化量
A
为ΔF ，则它们的大小关系是ΔF ΔF （选填“＞”、“＝”或“＜”）。
B A B
12
