Question

3．小涵同学通过如图所示的实验探究“浮力大小与排开液体体积的关系”后，知道了阿基米德原理．她又对阿基米德原理的数学表达式进行推导F_浮=G_排=ρ_液gV_排，她发现：在液体的密度保持不变时，浸入液体的物体受到的浮力与物体排开液体的体积成正比． 
（1）实验桌上现有以下器材：足量的水、量杯、细线、石块、弹簧测力计．请利用上述器材设计实验验证这个发现．请写出实验操作的步骤，测量的量用对应的字母表示．
（2）写出小涵分析处理实验数据并得出结论的过程．

Answer 1

分析 本题探究浮力大小与物体排开液体体积的关系，实验中应注意改变物体排开液体的体积，V_排大小可通过量杯读出；同时要测出不同情况下浮力的大小，比较得出结论．

解答 解：（1）①用细线系住石块，挂在弹簧测力计上，测出石块的重力G；
②在量杯内加入适量水，记下水面对应的刻度V；
③将石块部分浸入水中，记下水面对应的刻度V₁和测力计的示数F₁；
④改变石块浸入水中的体积，重复两次③的步骤，记下水面对应的刻度V₂、V₃和测力计的示数F₂、F₃
（2）计算每次测量时石块在水中受到的浮力和排开水的体积
F_浮1=G-F₁，V_排1=V₁-V；  F_浮2=G-F₂，V_排2=V₂-V； F_浮3=G-F₃，V_排3=V₃-V
计算石块受浮力与排开水体积的比值，发现：$\frac{{F}_{浮1}}{{V}_{排1}}$=$\frac{{F}_{浮2}}{{V}_{排2}}$=$\frac{{F}_{浮3}}{{V}_{排3}}$，
可得：液体密度不变时，物体受到的浮力与排开液体的体积成正比．

点评 本题是实验探究性题目，探究浮力与V_排的关系，应注意控制变量法的应用，即控制液体的密度不变，改变V_排，测出F_浮，并注意数据的分析方法．