Question

11．科学是一门需要观察实验加思考的学科．小明发现木块在水中漂浮而石块在水中下沉，而他已经学习得知石块和木块有大小不同的密度．于是他提出了自己的猜想：
【建立猜想】浮力的大小可能与物体的密度有关．
他找到了以下实验器材想来设计实验验证自己的猜想：
①弹簧测力计     ②两个烧杯   ③细线   ④两块体积相同的铜块和铁块    ⑤两块体积不同的铜块和铁块    ⑥足量的水
【实验器材】上述需要选用的器材和用品是：①②③⑥和④（填序号）．
【实验步骤】请你帮小明把下列实验步骤填写完整：
（1）用弹簧测力计分别测出所选铜块和铁块在空气中受到的重力G₁和G₂；
（2）将弹簧测力计下端挂着的铜块和铁块浸没在水中，分别记下弹簧测力计的示数为G₃和G₄；
（3）多次重复实验．
【分析和结论】若要得出浮力的大小与物体的密度无关的结论，则预期的实验数据关系式是G₁-G₃=G₂-G₄（用G₁、G₂、G₃、G₄表示）．

Answer 1

分析 实验的目的是探究浮力的大小与物体的密度是否有关，因此，要选择密度不同的两个物体，同时，根据控制变量法的要求，应使所选物体的体积相同，且在实验过程中都要完全浸没在水中的相同深度处．再通过称重法测出浮力的大小加以比较即可．

解答 解：
【实验器材】从实验的目的出发，除弹簧测力计、烧杯、细线和水之外，还应选择两块体积相同但密度不同的金属块，故还应选④；
【实验步骤】（2）根据称重法的操作步骤，结合控制变量法的要求，在测出金属块的重力后，应将两金属块完全浸没入水中，分别记下弹簧测力计的示数，再根据F_浮=G-F_拉，分别求出两次的浮力加以比较；
【分析和结论】要得出浮力大小与密度无关，最后浮力应该相等，即G₁-G₃=G₂-G₄．
故答案为：【实验器材】④；
【实验步骤】（2）浸没在水中；
【分析和结论】G₁-G₃=G₂-G₄．

点评 解决此实验的关键是要明确实验的目的，围绕目的去设计步骤、选择器材，对称重法的熟练运用可以帮助我们顺利测出不同情况下的浮力，再按要求进行比较即可得出浮力的大小与物体的密度是没有关系的．当然，实验中还要特别注意控制变量法的运用，这样才能保证得出的结论是正确的．