你會設計浮力實驗嗎？

陳寶義

這類題中給定了實驗目的，要求同學們能根據實驗目的，設計實驗方案，得出結果.

例1 如圖1所示是探究影響浮力大小因素的實驗.

（1）為了觀察圓柱體逐漸放入水中時的浮力變化情況，彈簧測力計吊著圓柱體要勻速、緩慢向下放，使圓柱體處于______狀態.

（2）測出圓柱體所受的重力為5N，根據圖中彈簧測力計示數，可知此時圓柱體受到的浮力為____N.

（3）實驗時應先測圓柱體重，再將圓柱體放入水中測拉力.改變先后操作順序會使浮力的測量結果偏_.

（4）探究完浮力和液體密度、物體排開液體體積的關系后，若還想探究浮力是否與物體所受的重力有關，請簡述你的實驗方案，

解析：（1）彈簧測力計吊著圓柱體勻速、緩慢向下放，則圓柱體處于平衡狀態.（2）由圖知，彈簧測力計的分度值為0.2N，示數為1.4N，所以F浮=G-F=5N-I.4N=3.6N.（3）若先測圓柱體放入水中時彈簧測力計的拉力，再測圓柱體所受重力，由于物體上面沾有水，所測重力值偏大，根據公式F浮=G-F，所測浮力也會偏大.（4）若想探究浮力是否與物體所受的重力有關，應用控制變量法，保持液體密度和物體排開液體的體積相同，只改變物體所受的重力進行實驗：取兩塊體積相同的鐵塊和鋁塊，測出它們各自所受的重力，分別用彈簧測力計吊著浸沒到水中，讀出彈簧測力計的示數，計算出鐵塊和鋁塊所受的浮力，通過比較得出結論，

答案：（1）平衡 （2）3.6 （3）大 （4）見解析.

二、部分實驗器材給定，設計實驗方案

這類題中給定了實驗目的和相應的實驗器材.要求同學們為達到實驗目的自選部分器材作為輔助.設計實驗方案.得出結果，

例2地下鹵水是某市除石油之外的另一重要礦產資源，主要應用于鹽化工和灘涂養殖.對沿海經濟發展起到越來越重要的作用，某同學提出地下鹵水與海水相比誰的密度更大的問題，實驗室提供了如下器材：天平、量筒或量杯、燒杯、地下鹵水、海水、滴管、彈簧測力計、系有細線的鋁塊等（所給器材數量足夠）.請你按下述要求，設計出比較地下鹵水與海水密度大小的實驗方案.

（1）從上述器材中選出實驗所需器材，除兩個相同的燒杯、地下鹵水、海水外，還需要_____和________.

（2）寫出實驗步驟及比較密度大小的過程.

解析：解答本實驗設計題.可據阿基米德原理進行分析，并據此選擇實驗器材，設計實驗步驟.

（1）同一物體浸沒在不同液體中排開液體的體積相同，據F浮=p液gV排和F浮=G-F不，可通過比較物體浸沒在液體中時彈簧測力計示數的大小.比較同一物體在不同液體中所受浮力的大小，由p液=計算出液體密度的大小，因此要比較地下鹵水與海水密度的大小，需要的實驗器材有：兩個相同的燒杯、地下鹵水、海水、彈簧測力計、系有細線的鋁塊.

（2）實驗步驟：①在一個燒杯中加適量的地下鹵水，將掛在彈簧測力計上的鋁塊浸沒在地下鹵水中，記下彈簧測力計的示數F1.

②在另一個燒杯中加適量的海水，然后將掛在彈簧測力計上的鋁塊浸沒在海水中，記下彈簧測力計的示數F2.

③由F浮=p液gv排和F浮=G-F示，可得.若F1>F2，則G-FlG-F2，得p鹵水>p海水

答案：（1）彈簧測力計系有細線的鋁塊（2）見解析，

在做實驗設計型試題時，一是要明確直接測量的物理量與間接測量的物理量之間的關系，充分利用各種實驗器材；二是在保證實驗設計的科學性、可行性和準確性的前提下，選取最佳方案，減小實驗誤差，實驗設計題的答案多是開放性的，一般不局限于一種固定答案，只要方案是合理的均可，要求同學們不僅要有扎實的基礎知識、過硬的解題能力和基本實驗技能，還要有較強的發散思維能力和一定的創新能力.能努力尋求出多樣化的解決方法，

學即用.練一練：

1.在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”時，李明做了如圖2所示的實驗：他在彈簧測力計下端掛一個鐵塊.依次把它緩緩浸入水中不同位置.在這一實驗中：

（1）鐵塊在1、2、3位置時，彈簧測力計的示數_____，說明鐵塊受到的浮力____；鐵塊在3、4位置時，彈簧測力計的示數______，說明鐵塊受到的浮力____.（均填“變小”“變大”或“不變”）

（2）通過這一實驗可以驗證浸在液體中的物體所受的浮力與____有關，而與物體浸沒在液體中的______無關.

（3）給你一杯清水、一個熟雞蛋和適量的食鹽f如圖3），請你設計實驗驗證浮力與液體的密度是否有關.簡要寫出你的實驗驗證方法.

答案：1.（1）變小變大不變不變 （2）物體排開液體的體積 深度 （3）先把雞蛋放入清水中，雞蛋會下沉；再向水中加入適量的食鹽并攪拌，雞蛋會慢慢上浮.說明雞蛋浸沒在水中和鹽水中受到的浮力不同，由此驗證物體受到的浮力與液體的密度有關.