Question

11．水平实验桌面上有弹簧测力计、刻度尺、系好细线的均匀柱状实心铝棒（高度约为6cm）和装有适量水的烧杯．小明学习了浮力大小跟哪些因素有关的知识后，又提出了新的猜想，为此他利用提供的实验器材进行了如下的实验探究．

①在已调零的弹簧测力计下悬挂铝棒，如图甲所示，记录弹簧测力计的示数F₀；
②将悬挂在弹簧测力计下方的铝棒部分浸在水中，铝棒下表面所处的深度h₁为2cm，如图乙所示，记录弹簧测力计的示数F₁；
③将悬挂在弹簧测力计下方的铝棒下移，铝棒下表面所处的深度h₂为4cm，如图丙所示，记录弹簧测力计的示数F₂；
小明发现F₁ 大于F₂，通过学到的知识，他判断出两次实验中铝棒受到的浮力大小不等，于是得出结论“物体在水中所受浮力的大小，跟它下表面所处的深度有关”．请你只利用这些器材，设计一个实验证明小明的结论是错误的．写出实验步骤和实验现象．

Answer 1

分析 设计实验时，要注意控制变量法的运用，在确保ρ_液和V_排不变的前提下，进行实验的设计；改变物体的深度，利用测力计分两步测出物体的浮力，然后分析数据，去获取结论．

解答 解：
由实验可以看出，小明的实验中没有探究铝棒浸入水中的体积（V_排）相等．
设计实验步骤如下：
①用弹簧测力计测出实心铝棒的重力G；
②将实心铝棒浸没水中的不同深度处，并记录弹簧测力计的示数F；
③利用F_浮=G-F，计算出弹簧测力计在水中不同深度所受的浮力，比较它们的大小．
实验现象：会看到铝棒浸没在不同深度时，弹簧测力计示数都相等，所以每次实验铝棒受到的浮力是相等的；
可得结论：浸没在水中的物体，所受浮力大小和深度无关．说明小明的结论是错误的．

点评 此题是一道设计实验题，在设计实验时，要注意控制变量法的思想运用，使用同种液体（水）、将实心铝棒始终浸没在水中，这样就确保液体密度、物体排开液体的体积不变；利用测力计间接测出物体的浮力，改变物体所处的深度，进行研究就可完成了实验的设计．