改進(jìn)的浮力實驗演示儀

　　摘要：本文介紹了在已有的浮力產(chǎn)生原因演示儀的基礎(chǔ)上改進(jìn)的浮力實驗演示儀，改進(jìn)后的儀器可以完成探究浮力產(chǎn)生的原因、探究影響浮力大小的因素、探究阿基米德原理等有關(guān)浮力的探究實驗，并且操作方便、現(xiàn)象明顯。
　　關(guān)鍵詞：浮力；實驗；演示儀；探究
　　中圖分類號：G633.7　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1003－6148(2010)12(S)－0058－2
　　
　　為了便于開展有關(guān)浮力的探究活動，對已有的浮力產(chǎn)生原因的演示儀進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的浮力實驗演示儀如圖1所示，包括三個組成部分：如圖1(a)所示為實驗筒，用直徑15cm、高30cm的塑料圓筒改裝而成，在距筒口5cm處開一小圓孔，黏上與小圓孔孔徑差不多、長約10cm的直玻璃(或塑料)管，在距筒底5cm處黏上與圓筒內(nèi)徑相同、中間開有直徑為5cm圓孔的塑料片，在筒底開一個出水口，裝上閥門或加塞子(方便排出筒中液體)；如圖1(6)所示為加蓋的小塑料桶，直徑10cm、高15cm，裝上提鈕，沿桶的縱向分成四等份；如圖1(c)所示為橡皮泥，體積略小于小塑料桶的容積，外表用薄膜包住，裝上吊環(huán)。
　　以下介紹幾個利用改進(jìn)的浮力實驗演示完成的浮力探究實驗：
　　(1)探究浮力產(chǎn)生的原因
　　如圖2所示，用手把小塑料桶按在塑料片上，遮住中間的圓孔，向?qū)嶒炌仓屑铀屝∷芰贤皼]入水中后松手，由于小塑料桶下方不受水的托力，小塑料桶不會浮起來。水不斷漏下來，當(dāng)小塑料桶下方水裝滿后就會產(chǎn)生向上的托力，小塑料桶受到浮力的作用會浮出水面。
　　(2)探究影響浮力大小的因素
　　把實驗筒放在鐵架臺的底座上，往筒中裝入足夠多的水，把橡皮泥裝入小塑料桶內(nèi)、蓋緊，用測力計(量程2.5N，分度值0.1N)吊著小塑料桶，掛在支架上(讀數(shù)穩(wěn)定、準(zhǔn)確)，調(diào)節(jié)支架的高度，分別使小塑料桶體積的四分之一、一半、四分之三和全部浸入水中，記下測力計示數(shù)，可以探究浮力大小與物體排開液體體積的關(guān)系(如圖3所示)。在圖3實驗中，當(dāng)小塑料桶沒入水中后，向水中加鹽并攪拌，記下測力計示數(shù)，對比加鹽前后測得的數(shù)據(jù)，可以探究浮力大小與液體密度的關(guān)系。
　　把橡皮泥從小塑料桶內(nèi)取出來，掛在測力計下方，讓橡皮泥浸沒在水中(圖4)，調(diào)節(jié)支架的高度，分別使橡皮泥處于水中不同的深度，記下測力示數(shù)，可以探究浮力大小與物體浸沒在液體的深度是否有關(guān)。用手把橡皮泥捏成幾種不同的形狀，分別浸沒在水中，記下測力計示數(shù)，可以探究浮力大小與物體的形狀是否有關(guān)。
　　
　　(3)探究阿基米德原理
　　如圖5所示，用兩只相同的測力計并排掛在支架上，一只下方掛橡皮泥，一只下方掛小塑料桶(拿下蓋子)，在實驗筒中裝滿水，把橡皮泥逐漸沒入水中，同時讓溢出的水流入小塑料桶，左邊測力計減小的示數(shù)等于物體受到的浮力，右邊測力計增大的示數(shù)等于排開水的重力，對比兩測力計示數(shù)的變化值，可以驗證浸沒在液體中的物體所受的浮力等于排開液體的重力。如圖6所示，先用測力計測出橡皮泥的重力，再把捏成船型的橡皮泥放入裝滿水的實驗筒中，讓橡皮泥漂浮在水面上，同時讓溢出的水流人小塑料桶，橡皮泥受到的浮力等于橡皮泥的重力，右邊測力計增大的示數(shù)等于排開水的重力，對比兩測力計示數(shù)的變化值，可以驗證浮在液面上的物體受到的浮力也等于排開液體的重力。
　　
　　改進(jìn)后的浮力實驗演示儀，可以完成大部分的浮力探究實驗，并且現(xiàn)象明顯、讀數(shù)準(zhǔn)確，為了使全班學(xué)生都能看清測力計的示數(shù)，可用實物投影儀把測力計的刻度盤投影到大屏幕