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小李在研究“影响浮力大小的因素”时,根据自己的经验感受提出:“在同种液体中,固体所受的浮力大小与排开液体的体积成正比.”现有实验器材:天平、砝码、多个完全相同的钩码、足够大的量筒、足量的水、细线.请你根据提供的器材设计一个实验验证小李的猜想.简明陈述实验步骤.
实验步骤:

答:①烧杯中装入适量的水,用天平秤出烧杯和水的总质量m0
②用细线系住6个钩码,将1个钩码完全浸没在烧杯内的水中(未接触到烧杯底,且烧杯中的水未溢出),排开水的体积记为V0,测出此时的质量m1
③计算此时受到的浮力F1=(m1-m0)g;
④重复步骤②③,依次将2、3、4、5、6个钩码完全浸没在烧杯内的水中(未接触到烧杯底,且烧杯中的水未溢出),测出各次的质量m2、m3、m4、m5、m6,记录每次排开水的体积和相应的天平读数,并分别计算各次所受浮力F2=(m2-m0)g、F3=(m3-m0)g、F4=(m4-m0)g、F5=(m5-m0)g、F6=(m6-m0)g;
⑤求出各次所受浮力的比例关系,看是否为1:2:3:4:5:6,若是则说明浮力的大小与排开液体体积成正比.
分析:此题给出了多个完全相同的钩码,先让一个钩码完全浸没在水中,再依次让两个、三个、四个、五个、六个浸没在水中,钩码浸没在水中时排开液体的体积等于自身的体积,所以钩码排开液体的体积就是1:2:3:4:5:6;
题中给出了天平和砝码,可以测出钩码浸没在水中时排开水的质量,乘以g就是钩码受到的浮力,怎么求钩码排开水的质量呢?先给烧杯中放入适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量;然后将钩码浸没在水中,但不能碰到容器底(若钩码碰到容器底,天平测量的就是烧杯和水,以及钩码的总质量),这样测出的就是烧杯和烧杯中的水,以及排开水的总质量;两者质量之差就是钩码排开水的质量;
根据排开水的质量求出排开水的质量,也就是浮力,依次求出放入两个、三个、四个、五个、六个钩码浸没在水中的浮力,求出浮力的比例关系,从而得出浮力和排开液体体积的关系.
点评:此题考查的是学生设计实验方案的能力,要求学生熟练的掌握浮力的有关知识;
难点是如何使用天平测量钩码所受的浮力.
练习册系列答案
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