Question

15．浮力实验二则：
实验一：
在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，某个小组同学用如图1所示的装置，将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中，为了便于操作和准确收集数据，用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积．他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积．实验数据记录在表中．（ρ_酒精=0.8g/cm³）

液体种类	实验序号	物重G重（N）	弹簧测力计示数F（N）	物体受到浮力F浮（N）	排开液体体积V排（cm3）
水	1	2	1.5		50
	2		1.0	1.0	100
	3		0.5	1.5	150
酒精	4	2	1.6	0.4	50
	5		1.2	0.8	100
	6		0.8	1.2	150

（1）请根据表中数据，分析出第一次实验中物体所受的浮力F_浮=0.5N．
（2）分析比较实验序号1、2和3（或4、5和6）可初步得出结论：当液体的种类相同时，排开液体的体积越大，浸在液体中的物体受到的浮力越大；分析比较实验序号1和4（或2和5或3和6）可初步得出结论：当排开液体的体积相同时，液体的密度越大，浸在液体中物体受到的浮力越大．
（3）本实验在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时，选用了不同液体并进行了多次实验，其目的是为了A（选填字母序号A：寻找普遍规律；B．取平均值减小误差）．
（4）实验中观察到：将同一个物体浸没在密度越大的液体中时，弹簧测力计的示数越小．
实验二：
小华在物理实验操作测评中抽测的实验题目是“探究浮力与排开液体重力的关系”．他用到了溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材，所进行的操作步骤如图2：
A．测出铁块所受重力G
B．测出空桶所受重力G₁
C．将水倒入溢水杯中
D．把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，读出测力计示数F
E．测出小桶和被排开水的总重G₂
F．记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材
（1）请分析评估上述实验，指出他操作步骤中的一处错误：
错误：将水倒入溢水杯中
改正：将溢水杯倒满水
（2）请写出利用测量数据验证阿基米德原理的过程．（测量数据用图中物理符号表示）比较物体受到的浮力大小F_浮=G-F与物体排开水的重力G_排=G₂-G₁的大小，若相等，则说明
浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开液体的重力．

Answer 1

分析 实验一：（1）利用称重法可算出物体浸在水中时受到的浮力；
（2）浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关．在研究浮力大小与哪些因素有关时，应找出不变的量和变化的量，得出浮力大小与变化量之间的关系的；
（3）选用了不同液体并进行了多次实验，其目的是为了避免实验的偶然性，得出具有普遍性的结论；
（4）根据称重法，结合表中数据分析得出结论．
实验二：（1）没有强调将溢水杯倒满水；
（2）利用称重法，如果物体受到的浮力等于排开水的重力即可验证阿基米德原理．

解答 解：实验一：
（1）根据称量法测浮力，第一次实验中物体所受的浮力F_浮=G-F₁=2N-1.5N=0.5N．
（2）实验1、2和3（或4、5和6）物体排开液体的种类不变，比较出实验序号1、2和3（或4、5和6）中物体受到的浮力大小，结合表中体积变化，得出：液体的种类相时同时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；
探究浮力与液体密度关系时，应控制排开液体的体积相同，改变液体密度，由表格数据可知应选择1、4（或2、5或3、6）进行探究；
（3）在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时，选用了不同液体并进行了多次实验的目的是减小偶然性，使实验得出的实验规律更具有普遍性，所以本实验的目的是寻找普遍规律．
（4）由实验3、6可知，将同一个物体浸没在密度越大的液体中时，弹簧测力计的示数越小；
实验二：
（1）实验先后顺序正确，但C、将水倒入溢水杯中，没有强调倒满，否则排开水的重力大于溢出水的重力，因此是错误的，应改为：将溢水杯倒满水；
（2）铁块受到的浮力F_浮=G-F，物体排开水的重力G_排=G₂-G₁的，比较F_浮与G_排的大小，若相等，则说明
浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开液体的重力．
故答案为：
实验一：（1）0.5；（2）大；1和4（或2和5或3和6）；（3）A；（4）小；
实验二：（1）将水倒入溢水杯中；将溢水杯倒满水；
（2）比较物体受到的浮力大小F_浮=G-F与物体排开水的重力G_排=G₂-G₁的大小，若相等，则说明浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开液体的重力．

点评 本题探究“浮力大小与哪些因素有关”和“浮力与排开液体重力的关系”，主要涉及控制变量法和归纳法的运用，考查了学生用测量数据验证原理过程的能力．