改进的浮力实验演示仪

　　摘要：本文介绍了在已有的浮力产生原因演示仪的基础上改进的浮力实验演示仪，改进后的仪器可以完成探究浮力产生的原因、探究影响浮力大小的因素、探究阿基米德原理等有关浮力的探究实验，并且操作方便、现象明显。
　　关键词：浮力；实验；演示仪；探究
　　中图分类号：G633.7　文献标识码：A　文章编号：1003－6148(2010)12(S)－0058－2
　　
　　为了便于开展有关浮力的探究活动，对已有的浮力产生原因的演示仪进行了改进。改进后的浮力实验演示仪如图1所示，包括三个组成部分：如图1(a)所示为实验筒，用直径15cm、高30cm的塑料圆筒改装而成，在距筒口5cm处开一小圆孔，黏上与小圆孔孔径差不多、长约10cm的直玻璃(或塑料)管，在距筒底5cm处黏上与圆筒内径相同、中间开有直径为5cm圆孔的塑料片，在筒底开一个出水口，装上阀门或加塞子(方便排出筒中液体)；如图1(6)所示为加盖的小塑料桶，直径10cm、高15cm，装上提钮，沿桶的纵向分成四等份；如图1(c)所示为橡皮泥，体积略小于小塑料桶的容积，外表用薄膜包住，装上吊环。
　　以下介绍几个利用改进的浮力实验演示完成的浮力探究实验：
　　(1)探究浮力产生的原因
　　如图2所示，用手把小塑料桶按在塑料片上，遮住中间的圆孔，向实验筒中加水，让小塑料桶没入水中后松手，由于小塑料桶下方不受水的托力，小塑料桶不会浮起来。水不断漏下来，当小塑料桶下方水装满后就会产生向上的托力，小塑料桶受到浮力的作用会浮出水面。
　　(2)探究影响浮力大小的因素
　　把实验筒放在铁架台的底座上，往筒中装入足够多的水，把橡皮泥装入小塑料桶内、盖紧，用测力计(量程2.5N，分度值0.1N)吊着小塑料桶，挂在支架上(读数稳定、准确)，调节支架的高度，分别使小塑料桶体积的四分之一、一半、四分之三和全部浸入水中，记下测力计示数，可以探究浮力大小与物体排开液体体积的关系(如图3所示)。在图3实验中，当小塑料桶没入水中后，向水中加盐并搅拌，记下测力计示数，对比加盐前后测得的数据，可以探究浮力大小与液体密度的关系。
　　把橡皮泥从小塑料桶内取出来，挂在测力计下方，让橡皮泥浸没在水中(图4)，调节支架的高度，分别使橡皮泥处于水中不同的深度，记下测力示数，可以探究浮力大小与物体浸没在液体的深度是否有关。用手把橡皮泥捏成几种不同的形状，分别浸没在水中，记下测力计示数，可以探究浮力大小与物体的形状是否有关。
　　
　　(3)探究阿基米德原理
　　如图5所示，用两只相同的测力计并排挂在支架上，一只下方挂橡皮泥，一只下方挂小塑料桶(拿下盖子)，在实验筒中装满水，把橡皮泥逐渐没入水中，同时让溢出的水流入小塑料桶，左边测力计减小的示数等于物体受到的浮力，右边测力计增大的示数等于排开水的重力，对比两测力计示数的变化值，可以验证浸没在液体中的物体所受的浮力等于排开液体的重力。如图6所示，先用测力计测出橡皮泥的重力，再把捏成船型的橡皮泥放入装满水的实验筒中，让橡皮泥漂浮在水面上，同时让溢出的水流人小塑料桶，橡皮泥受到的浮力等于橡皮泥的重力，右边测力计增大的示数等于排开水的重力，对比两测力计示数的变化值，可以验证浮在液面上的物体受到的浮力也等于排开液体的重力。
　　
　　改进后的浮力实验演示仪，可以完成大部分的浮力探究实验，并且现象明显、读数准确，为了使全班学生都能看清测力计的示数，可用实物投影仪把测力计的刻度盘投影到大屏幕