Question

4．實(shí)驗(yàn)桌上有如下器材：一個(gè)鐵架臺(tái)、一個(gè)已經(jīng)調(diào)零的彈簧測(cè)力計(jì)、一個(gè)裝有足量水的塑料水桶、一個(gè)溢水杯、一個(gè)大燒杯、一個(gè)帶有提梁的小桶、足夠多的細(xì)線、6個(gè)體積不同的金屬鋁塊．請(qǐng)你利用實(shí)驗(yàn)桌上的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：“浸在水中的物體，排開(kāi)水所受到的重力與物體所受到的浮力相等．即G_排水=F_浮”．請(qǐng)你思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)，完成下列問(wèn)題：
（1）小芳所探究問(wèn)題中的自變量是F_浮．
（2）這個(gè)實(shí)驗(yàn)中改變自變量的方法是選用體積不同的金屬塊．
（3）寫出第一次實(shí)驗(yàn)的完整步驟：①將溢水杯盛滿水；
②將小水桶掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，測(cè)出其重力G₁，然后將其取下并放在溢水杯的溢水口下方，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
③取一個(gè)小鋁塊用細(xì)線系牢，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小鋁塊的重力G，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
④接著將小鋁塊緩慢的浸入溢水杯的水中，直到浸沒(méi)，靜止后讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，溢出的水流入小水桶中，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑤再用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小水桶和溢出的水的總重力G₂，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑥利用F_浮=G-F計(jì)算出小鋁塊此時(shí)受到的浮力F_浮，利用G_排=G₂-G₁計(jì)算出溢出的水的重力G_排．．
（4）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，應(yīng)圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮皖}目中提供的實(shí)驗(yàn)器材分析．
本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證浮力和排開(kāi)液體的重力相等，題目中有彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線和水，利用F_浮=G-F，能夠測(cè)出每一個(gè)鋁塊所受的浮力；借助量筒和水，利用排水法可以測(cè)出每個(gè)鋁塊排開(kāi)水的重力．

解答 解：（1）小芳探究浮力大小與排開(kāi)水的重力的關(guān)系，所以問(wèn)題中的自變量是浮力大小F_浮；
（2）浮力大小與排開(kāi)水的體積有關(guān)，排開(kāi)水的體積與物體的體積相同，所以改變自變量的方法是選用體積不同的金屬塊；
（3）選取其中一個(gè)金屬鋁塊完成第一次實(shí)驗(yàn)：
①將溢水杯盛滿水；
②將小水桶掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，測(cè)出其重力G₁，然后將其取下并放在溢水杯的溢水口下方，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
③取一個(gè)小鋁塊用細(xì)線系牢，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小鋁塊的重力G，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
④接著將小鋁塊緩慢的浸入溢水杯的水中，直到浸沒(méi)，靜止后讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，溢出的水流入小水桶中，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑤再用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小水桶和溢出的水的總重力G₂，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑥利用F_浮=G-F計(jì)算出小鋁塊此時(shí)受到的浮力F_浮，利用G_排=G₂-G₁計(jì)算出溢出的水的重力G_排．
（4）表格中應(yīng)有所測(cè)的物理量，如下表所示：

次數(shù)	鋁塊重G/N	物體在水中時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N	浮力F浮/N	原小桶的重力G1/N	加水后小桶的總重G2/N	排開(kāi)的水重G排/N
1
2
3

故答案為：（1）F_浮；（2）選用體積不同的金屬塊；（3）步驟略；（4）表格略．

點(diǎn)評(píng) 此題通過(guò)讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究浸在液體中的物體受到的浮力與排開(kāi)液體的重力之間的關(guān)系，考查了根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量排開(kāi)液體的重力是此題中的難點(diǎn)，注意轉(zhuǎn)換法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．