浮力大小跟排开液体重力关系的探究

管志会 马跃

[实验要点]

探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验，需要注意以下几点内容。

（1）物块的选择：物体的重力不能超出弹簧测力计的量程;物体密度大于水;物体不吸水。

（2）正确使用溢水杯：溢水杯中的液体要达到溢水口，以保证排开的液体全部流入小桶。

（3）实验顺序：先分别测出空桶的重力和物体的重力，再将物体浸没在液体中读出弹簧测力计的示数，最后测出桶与排出液体的总重力。

（4）多次实验的目的：使结论更具有普遍性。

（5）用称重法计算浮力：F浮 =G-F示;排出液体所受的重力：G排 = G总- G桶。

（6）阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。用公式表示就是F浮= G排。

（7）注意事项：用细绳把物块拴牢，物块浸没在溢水杯中，不要使物块触及杯底或杯壁，接水的小桶要干净，不要有水。在实验的过程中不能先测小桶和排出液体的总重力，倒掉液体后再测出小桶的重力，因为倒掉液体后小桶上面沾着一些液体，此时测得小桶的重力会比实际值大，导致最终计算排开液体的重力变小。

[实验拓展]

当物体浸没在液体中时，可利用阿基米德原理来计算物体的体积V=[F浮ρ液g]或密度ρ物=[GF浮ρ液]。

[典例精析]

例 如图1所示为“验证阿基米德原理”的实验步骤。回答下列问题。

a.用弹簧测力计测出物体所受的重力G（图1甲）;

b.将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水，读出这时测力计的示数F（图1乙）;

c.测出接水后小桶与水所受的总重力G1（图1丙）;

d.将小桶中的水倒出，测出小桶所受的重力G2（图1丁）;

e.分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力，并比较它们的大小是否相同。

（1）物体浸没在水中，受到水的浮力F浮= ，被排开的水所受的重力G排= （用上述测得量的符号表示）。

（2）指出本实验产生误差的原因（写出两点）：

①                   ;

②                   。

（3）物體没有完全浸没在水中， （选填“能”或“不能”）用实验验证阿基米德原理。

解析：（1）根据称重法测浮力：物体浸没在水中，受到水的浮力：F浮=G - F;被排开的水所受的重力：G排=G1 - G2。

（2）实验产生误差的原因：

①测力计的精度不够，测量时测力计未保持静止等;

②小桶中的水未倒净，排开的水未全部流入小桶等。

（3）物体没有完全浸没在水中，按照上面的方法，能用实验验证阿基米德原理。

答案：（1）G - F G1 - G2   （2）①测力计的精度不够，测量时测力计未保持静止等 ②小桶中的水未倒净，排开的水未全部流入小桶等    （3）能

[能力提升]

（2020·贵州·毕节）如图2所示是探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验。请回答下列问题：

（1）把物体慢慢浸入水中直到全部没入的过程中，物体受到的浮力逐渐 （填“变大”或“变小”）。

（2）物体浸没在装满水的溢水杯后，水会流入空桶中，各步骤中弹簧测力计的示数已在图中标明，通过实验可得：F浮=G排= N。

答案：（1）变大 （2）1.0

（作者单位：河北省兴隆县青松岭镇中学）