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实验16 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系

1.主要实验器材：弹簧测力计、物体（ ）、溢水杯、小桶、细线、水、盐水；
2.测量浮力的原理：称重法（ ）；测量重力的方法：差值法。

3.实验步骤：
探究1：物体所受浮力的测量：
先用弹簧测力计测出物体的重力G，再把物体浸没在液体中，读出测力计的示数F，则浮力的大小 = 。
探究2：物体排开液体所受重力的测量：
先用弹簧测力计测出空桶的重力G1，在用弹簧测力计测出小桶和排开液体的总重力G2，则排开液体的重力G液= 。
换用不同的液体、不同的物体进行多次实验。
注意：溢水杯应装满水，保证物体排开的液体全部流入小桶。
实验记录

【分析和论证】略
【实验结论】
浸在液体中物体受到的浮力，大小等于它排开的液体所受到的重力，用公式表示为
【交流与讨论】
（1）若先将物体放入水中测浮力，再测物体的重力，物体沾水所测重力偏大，则所测浮力偏大；
（2）先测桶和排开液体的重力，再测桶的重力：所测桶沾水重力偏大，所测排开液体的重力偏小。
（3）石块在浸入前，水面要与溢水口相平，若水面不与溢水口相平，不会影响浮力的大小，但会导致排到小桶内的水小于石块排开的水的体积，最终导致得到物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。
（4）实验中换用大小不同的石块，不同的液体，进行多次测量，是为了使实验结论更具有普遍性。
（5）测量物体排开的液体所受重力的方法：先测出空桶的重力G1，再测出桶和溢出水的总重力G2，则排开的液体所受的重力为G排=G2-G1。
（6）浸没在水中的物体匀速向下运动过程中，物体受到的浮力不变，压强变大。
（7）利用 计算液体的密度、物体排开液体的体积、物体受到的浮力，判断物体的浮沉等。

【例1】下列A、B、C、D四幅图是“探究物体所受浮力的大小与物体排开水所受重力的关系”的实验情景.请根据图示完成下面的填空.

A B C D
（1）实验中所用圆柱体的重力为 4.2 N.
（2）在情景图B中存在的错误是 溢水杯未注满水(或水面未跟溢水杯杯口相平) .
（3）纠正错误后，继续实验，在情景图C中圆柱体受到的浮力F浮= 1.2 N.
（4）圆柱体排开的水所受的重力G排= 1.2 N.
（5）实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 等于 （选填“小于”“大于”或“等于”）物体排开的水所受到的重力.
（6）纠正错误后圆柱体从刚接触水面到全部浸入水中，水对溢水杯底的压强 保持不变 （选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”）.
（7）情景图C中，浸没在水中的物体在匀速下降的过程中，物体所受的浮力 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）.
（8）若不纠正情景图B中的错误，直接进行接下来的实验，则所测物体浸没时所受的浮力 不变 ，所测物体排开水的重力 偏小 .（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）
【例2】如图所示，物理兴趣小组用水和金属块等器材做研究浮力的实验.（ρ水=1.0×103 kg/m3）

（1）金属块浸没在水中时，受到的浮力是 1 N.
（2）比较 ABC(ABD) （填字母代号）三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关.
（3）比较 ACD （填字母代号）三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关.
（4）金属块的密度为 2.7×103 kg/m3.
（5）在实验中，排除测量误差因素的影响，兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于金属块所受的浮力，请指出实验操作中可能的原因 溢水杯没有装满水(合理即可) .
（6）纠正错误后，继续实验，兴趣小组得出结论:物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力.有同学对此结论提出质疑，他认为仅采用浸没的金属块做实验不具备普遍性，使用漂浮的蜡块做实验未必遵循以上结论.针对这个质疑，实验室提供了如下器材:弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、烧杯、小木块、小桶、轻质塑料袋（质量可忽略）、适量的水.请你根据需要选择器材并设计实验，研究使用漂浮的蜡块做实验是否遵循兴趣小组所得出的结论.
实验器材: 弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、水 .
实验步骤: 用细线拴好蜡块挂在弹簧测力计下测出重力G;向量筒中加入适量水(体积记为V1)，把蜡块放入量筒中漂浮，读出量筒示数V2 .
分析与论证: 蜡块漂浮，所受浮力大小F浮=G，蜡块排开水的重力G排=m排g=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g;若F浮与G排相等，则用漂浮的蜡块所做的实验遵循兴趣小组得出的结论;若F浮与G排不相等，则该实验不遵循兴趣小组得出的结论 .

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