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實驗16 探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系

1.主要實驗器材：彈簧測力計、物體（ ）、溢水杯、小桶、細線、水、鹽水；
2.測量浮力的原理：稱重法（ ）；測量重力的方法：差值法。

3.實驗步驟：
探究1：物體所受浮力的測量：
先用彈簧測力計測出物體的重力G，再把物體浸沒在液體中，讀出測力計的示數F，則浮力的大小 = 。
探究2：物體排開液體所受重力的測量：
先用彈簧測力計測出空桶的重力G1，在用彈簧測力計測出小桶和排開液體的總重力G2，則排開液體的重力G液= 。
換用不同的液體、不同的物體進行多次實驗。
注意：溢水杯應裝滿水，保證物體排開的液體全部流入小桶。
實驗記錄

【分析和論證】略
【實驗結論】
浸在液體中物體受到的浮力，大小等于它排開的液體所受到的重力，用公式表示為
【交流與討論】
（1）若先將物體放入水中測浮力，再測物體的重力，物體沾水所測重力偏大，則所測浮力偏大；
（2）先測桶和排開液體的重力，再測桶的重力：所測桶沾水重力偏大，所測排開液體的重力偏小。
（3）石塊在浸入前，水面要與溢水口相平，若水面不與溢水口相平，不會影響浮力的大小，但會導致排到小桶內的水小于石塊排開的水的體積，最終導致得到物體所受浮力大于排開的液體所受重力的錯誤結論。
（4）實驗中換用大小不同的石塊，不同的液體，進行多次測量，是為了使實驗結論更具有普遍性。
（5）測量物體排開的液體所受重力的方法：先測出空桶的重力G1，再測出桶和溢出水的總重力G2，則排開的液體所受的重力為G排=G2-G1。
（6）浸沒在水中的物體勻速向下運動過程中，物體受到的浮力不變，壓強變大。
（7）利用 計算液體的密度、物體排開液體的體積、物體受到的浮力，判斷物體的浮沉等。

【例1】下列A、B、C、D四幅圖是“探究物體所受浮力的大小與物體排開水所受重力的關系”的實驗情景.請根據圖示完成下面的填空.

A B C D
（1）實驗中所用圓柱體的重力為 4.2 N.
（2）在情景圖B中存在的錯誤是 溢水杯未注滿水(或水面未跟溢水杯杯口相平) .
（3）糾正錯誤后，繼續實驗，在情景圖C中圓柱體受到的浮力F浮= 1.2 N.
（4）圓柱體排開的水所受的重力G排= 1.2 N.
（5）實驗結果表明:浸在水中的物體受到的浮力 等于 （選填“小于”“大于”或“等于”）物體排開的水所受到的重力.
（6）糾正錯誤后圓柱體從剛接觸水面到全部浸入水中，水對溢水杯底的壓強 保持不變 （選填“逐漸增大”“逐漸減小”或“保持不變”）.
（7）情景圖C中，浸沒在水中的物體在勻速下降的過程中，物體所受的浮力 不變 （選填“變大”“變小”或“不變”）.
（8）若不糾正情景圖B中的錯誤，直接進行接下來的實驗，則所測物體浸沒時所受的浮力 不變 ，所測物體排開水的重力 偏小 .（均選填“偏大”“偏小”或“不變”）
【例2】如圖所示，物理興趣小組用水和金屬塊等器材做研究浮力的實驗.（ρ水=1.0×103 kg/m3）

（1）金屬塊浸沒在水中時，受到的浮力是 1 N.
（2）比較 ABC(ABD) （填字母代號）三圖可得出結論:金屬塊受到的浮力大小與其排開液體的體積有關.
（3）比較 ACD （填字母代號）三圖可得出結論:金屬塊受到的浮力大小與其浸沒在液體中的深度無關.
（4）金屬塊的密度為 2.7×103 kg/m3.
（5）在實驗中，排除測量誤差因素的影響，興趣小組發現金屬塊排開水的重力明顯小于金屬塊所受的浮力，請指出實驗操作中可能的原因 溢水杯沒有裝滿水(合理即可) .
（6）糾正錯誤后，繼續實驗，興趣小組得出結論:物體所受浮力的大小等于它排開液體所受的重力.有同學對此結論提出質疑，他認為僅采用浸沒的金屬塊做實驗不具備普遍性，使用漂浮的蠟塊做實驗未必遵循以上結論.針對這個質疑，實驗室提供了如下器材:彈簧測力計、蠟塊、細線、量筒、燒杯、小木塊、小桶、輕質塑料袋（質量可忽略）、適量的水.請你根據需要選擇器材并設計實驗，研究使用漂浮的蠟塊做實驗是否遵循興趣小組所得出的結論.
實驗器材: 彈簧測力計、蠟塊、細線、量筒、水 .
實驗步驟: 用細線拴好蠟塊掛在彈簧測力計下測出重力G;向量筒中加入適量水(體積記為V1)，把蠟塊放入量筒中漂浮，讀出量筒示數V2 .
分析與論證: 蠟塊漂浮，所受浮力大小F浮=G，蠟塊排開水的重力G排=m排g=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g;若F浮與G排相等，則用漂浮的蠟塊所做的實驗遵循興趣小組得出的結論;若F浮與G排不相等，則該實驗不遵循興趣小組得出的結論 .