在學習浮力知識時,小李根據(jù)自己的經(jīng)驗感受,提出:“在同種液體中,固體所受的浮力大小跟排開液體的體積成正比.”現(xiàn)有實驗器材:彈簧測力計(量程足夠大)、六個相同的鉤碼、高度足夠的燒杯、水、量筒.請你根據(jù)提供的器材設計一個實驗驗證小李的猜想.簡明陳述實驗步驟.
答:實驗步驟:
(1)將彈簧測力計指針調(diào)零,在燒杯中注入適量的水;
(2)將6個鉤碼掛在彈簧測力計下,用彈簧測力計測量6個鉤碼受到的重力為G,記錄在實驗表格中.
(3)將彈簧測力計下的六個鉤碼中的1個浸沒在水中,此時彈簧測力計的拉力為F1,將F1和鉤碼排開的水的體積V1記錄在表格中.
(4)仿照步驟3,分別用彈簧測力計測量浸沒2、3、4、5、6個鉤碼時的拉力為F2、F3、F4、F5、F6,將這些數(shù)據(jù)和2、3、4、5、6個鉤碼排開的水的體積V2、V3、V4、V5、V6記錄在表格中;
(5)根據(jù)F浮=G-F計算出F浮1…F浮6,與V1…V6比較,證明同種液體,物體所受浮力大小與排開液體的體積成正比.
分析:根據(jù)浮力公式F浮=ρ液gV排知,浮力大小與液體密度和排開液體的體積有關,根據(jù)小李的觀點:“在同種液體中,固體所受的浮力大小跟排開液體的體積成正比.”在探究的過程中應控制液體的密度不變,改變物體排開液體的體積,根據(jù)提供的器材可分別采用1、2、3、4、5、6個鉤碼來改變V排,同時需測出幾種情況下所受的浮力.
點評:此題通過設計實驗驗證在同種液體中,固體所受的浮力大小跟排開液體的體積成正比的特點,考查了學生對控制變量法的應用,同時考查了設計實驗解決問題的能力.