Question

11．水平實(shí)驗(yàn)桌面上有彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、系好細(xì)線的均勻柱狀實(shí)心鋁棒（高度約為6cm）和裝有適量水的燒杯．小明學(xué)習(xí)了浮力大小跟哪些因素有關(guān)的知識(shí)后，又提出了新的猜想，為此他利用提供的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)探究．

①在已調(diào)零的彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛鋁棒，如圖甲所示，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₀；
②將懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下方的鋁棒部分浸在水中，鋁棒下表面所處的深度h₁為2cm，如圖乙所示，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁；
③將懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下方的鋁棒下移，鋁棒下表面所處的深度h₂為4cm，如圖丙所示，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₂；
小明發(fā)現(xiàn)F₁ 大于F₂，通過學(xué)到的知識(shí)，他判斷出兩次實(shí)驗(yàn)中鋁棒受到的浮力大小不等，于是得出結(jié)論“物體在水中所受浮力的大小，跟它下表面所處的深度有關(guān)”．請(qǐng)你只利用這些器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明小明的結(jié)論是錯(cuò)誤的．寫出實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．

Answer 1

分析 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意控制變量法的運(yùn)用，在確保ρ_液和V_排不變的前提下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)；改變物體的深度，利用測(cè)力計(jì)分兩步測(cè)出物體的浮力，然后分析數(shù)據(jù)，去獲取結(jié)論．

解答 解：
由實(shí)驗(yàn)可以看出，小明的實(shí)驗(yàn)中沒有探究鋁棒浸入水中的體積（V_排）相等．
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出實(shí)心鋁棒的重力G；
②將實(shí)心鋁棒浸沒水中的不同深度處，并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；
③利用F_浮=G-F，計(jì)算出彈簧測(cè)力計(jì)在水中不同深度所受的浮力，比較它們的大小．
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：會(huì)看到鋁棒浸沒在不同深度時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)都相等，所以每次實(shí)驗(yàn)鋁棒受到的浮力是相等的；
可得結(jié)論：浸沒在水中的物體，所受浮力大小和深度無關(guān)．說明小明的結(jié)論是錯(cuò)誤的．

點(diǎn)評(píng) 此題是一道設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意控制變量法的思想運(yùn)用，使用同種液體（水）、將實(shí)心鋁棒始終浸沒在水中，這樣就確保液體密度、物體排開液體的體積不變；利用測(cè)力計(jì)間接測(cè)出物體的浮力，改變物體所處的深度，進(jìn)行研究就可完成了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)．