探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)

張沫

探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)是物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出的20個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一。該實(shí)驗(yàn)讓我們認(rèn)識(shí)到猜想并不可靠，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)得出正確結(jié)論，培養(yǎng)了我們實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度及科學(xué)探究的能力。

要點(diǎn)提煉

要點(diǎn)1：實(shí)驗(yàn)原理：稱(chēng)重法測(cè)浮力。先在空氣中測(cè)出物體的重力，再將物體浸入液體中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，兩者之差為物體所受浮力，即[F浮=G-F示]。

要點(diǎn)2：實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法。（1）控制物體在液體中所處的深度和物體排開(kāi)液體的體積相同，探究浮力大小與液體的密度的關(guān)系。（2）控制液體的密度和物體在液體中所處的深度相同，探究浮力大小與物體排開(kāi)液體體積的關(guān)系。（3）控制液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積相同，探究浮力大小與物體浸入液體的深度的關(guān)系。

注意事項(xiàng)

1. 換用不同的物體和液體重復(fù)實(shí)驗(yàn)，目的是避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，得出浮力大小影響因素的普遍性規(guī)律;2. 用鐵架臺(tái)固定彈簧測(cè)力計(jì)，避免用手拉彈簧測(cè)力計(jì)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，手晃動(dòng)影響測(cè)量結(jié)果;3. 是否完全浸沒(méi)對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響。

探究應(yīng)用

例 （2021·廣西·梧州）小麗用裝有沙子的柱形帶蓋塑料瓶探究浮力大小的影響因素。

（1）小麗列舉了以下3個(gè)常識(shí)，做出了3個(gè)猜想，其中符合常識(shí)2的是猜想 （填序號(hào)）。

（2）為了驗(yàn)證上述猜想是否正確，小麗依次做了以下實(shí)驗(yàn)，如圖所示。

①通過(guò)A、C實(shí)驗(yàn)步驟，可知物體浸沒(méi)在水中所受浮力的大小是____________N;

②通過(guò)____________（填字母）實(shí)驗(yàn)步驟，可得猜想2是____________（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的;

③通過(guò)A、C、E實(shí)驗(yàn)步驟，可探究物體所受浮力的大小與____________有關(guān);

④為驗(yàn)證猜想3，小麗將瓶子中的沙子倒掉一些，接著她仿照步驟D進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)小于2 N，繼續(xù)將瓶子中的沙子倒掉一些，重復(fù)以上步驟，發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)始終小于2 N，便認(rèn)為猜想3是正確的，小麗在該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題是________________________。

解析：（1）輪船從江里駛?cè)牒＠铮捎诮c海水的密度不同，故可知物體所受浮力與液體的密度有關(guān)，故符合常識(shí)2的是猜想1。

（2）①由圖A可知，物體的重力為G = 4 N，由圖C可知，物體浸沒(méi)在水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為F = 2 N，故物體浸沒(méi)在水中所受浮力大小為F浮 = G - F = 4 N - 2 N = 2 N。

②由B、C實(shí)驗(yàn)步驟可知，液體密度不變時(shí)，物體排開(kāi)液體的體積越大，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力越小，即物體所受浮力越大，故可得猜想2是正確的。

③A、C、E實(shí)驗(yàn)步驟中，物體排開(kāi)液體的體積相同而液體的密度不同，物體所受浮力也不同，故可探究物體所受浮力大小與液體密度有關(guān)。

④將瓶子中的沙子倒掉一些后，再將其浸沒(méi)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，但將沙子倒掉后，此時(shí)瓶子與沙子的總重力也減小，故無(wú)法判斷其所受浮力是否變化，故該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題是沒(méi)有測(cè)量倒掉一些沙子后瓶子與沙子的總重力。

答案：（1）1? ? （2）①2? ? ?② A、B、C? ? ?正確? ? ?③液體的密度? ? ?④沒(méi)有測(cè)量倒掉一些沙子后瓶子與沙子的總重力

（作者單位：遼寧省孤兒學(xué)校）