浮力大小跟排開液體重力關(guān)系的探究

管志會(huì) 馬躍

[實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，需要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容。

（1）物塊的選擇：物體的重力不能超出彈簧測(cè)力計(jì)的量程;物體密度大于水;物體不吸水。

（2）正確使用溢水杯：溢水杯中的液體要達(dá)到溢水口，以保證排開的液體全部流入小桶。

（3）實(shí)驗(yàn)順序：先分別測(cè)出空桶的重力和物體的重力，再將物體浸沒在液體中讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，最后測(cè)出桶與排出液體的總重力。

（4）多次實(shí)驗(yàn)的目的：使結(jié)論更具有普遍性。

（5）用稱重法計(jì)算浮力：F浮 =G-F示;排出液體所受的重力：G排 = G總- G桶。

（6）阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體所受的重力。用公式表示就是F浮= G排。

（7）注意事項(xiàng)：用細(xì)繩把物塊拴牢，物塊浸沒在溢水杯中，不要使物塊觸及杯底或杯壁，接水的小桶要干凈，不要有水。在實(shí)驗(yàn)的過程中不能先測(cè)小桶和排出液體的總重力，倒掉液體后再測(cè)出小桶的重力，因?yàn)榈沟粢后w后小桶上面沾著一些液體，此時(shí)測(cè)得小桶的重力會(huì)比實(shí)際值大，導(dǎo)致最終計(jì)算排開液體的重力變小。

[實(shí)驗(yàn)拓展]

當(dāng)物體浸沒在液體中時(shí)，可利用阿基米德原理來計(jì)算物體的體積V=[F浮ρ液g]或密度ρ物=[GF浮ρ液]。

[典例精析]

例 如圖1所示為“驗(yàn)證阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)步驟。回答下列問題。

a.用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體所受的重力G（圖1甲）;

b.將物體浸沒在水面恰好與溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接從溢水杯里被物體排開的水，讀出這時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F（圖1乙）;

c.測(cè)出接水后小桶與水所受的總重力G1（圖1丙）;

d.將小桶中的水倒出，測(cè)出小桶所受的重力G2（圖1丁）;

e.分別計(jì)算出物體受到的浮力和排開的水所受的重力，并比較它們的大小是否相同。

（1）物體浸沒在水中，受到水的浮力F浮= ，被排開的水所受的重力G排= （用上述測(cè)得量的符號(hào)表示）。

（2）指出本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因（寫出兩點(diǎn)）：

① ? ? ? ? ? ? ? ?   ;

② ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

（3）物體沒有完全浸沒在水中， （選填“能”或“不能”）用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證阿基米德原理。

解析：（1）根據(jù)稱重法測(cè)浮力：物體浸沒在水中，受到水的浮力：F浮=G - F;被排開的水所受的重力：G排=G1 - G2。

（2）實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因：

①測(cè)力計(jì)的精度不夠，測(cè)量時(shí)測(cè)力計(jì)未保持靜止等;

②小桶中的水未倒凈，排開的水未全部流入小桶等。

（3）物體沒有完全浸沒在水中，按照上面的方法，能用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證阿基米德原理。

答案：（1）G - F G1 - G2? ?（2）①測(cè)力計(jì)的精度不夠，測(cè)量時(shí)測(cè)力計(jì)未保持靜止等 ②小桶中的水未倒凈，排開的水未全部流入小桶等? ? （3）能

[能力提升]

（2020·貴州·畢節(jié)）如圖2所示是探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問題：

（1）把物體慢慢浸入水中直到全部沒入的過程中，物體受到的浮力逐漸 （填“變大”或“變小”）。

（2）物體浸沒在裝滿水的溢水杯后，水會(huì)流入空桶中，各步驟中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)已在圖中標(biāo)明，通過實(shí)驗(yàn)可得：F浮=G排= N。

答案：（1）變大 （2）1.0

（作者單位：河北省興隆縣青松嶺鎮(zhèn)中學(xué)）