你会设计浮力实验吗？

陈宝义

这类题中给定了实验目的，要求同学们能根据实验目的，设计实验方案，得出结果.

例1 如图1所示是探究影响浮力大小因素的实验.

（1）为了观察圆柱体逐渐放入水中时的浮力变化情况，弹簧测力计吊着圆柱体要匀速、缓慢向下放，使圆柱体处于______状态.

（2）测出圆柱体所受的重力为5N，根据图中弹簧测力计示数，可知此时圆柱体受到的浮力为____N.

（3）实验时应先测圆柱体重，再将圆柱体放入水中测拉力.改变先后操作顺序会使浮力的测量结果偏_.

（4）探究完浮力和液体密度、物体排开液体体积的关系后，若还想探究浮力是否与物体所受的重力有关，请简述你的实验方案，

解析：（1）弹簧测力计吊着圆柱体匀速、缓慢向下放，则圆柱体处于平衡状态.（2）由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.4N，所以F浮=G-F=5N-I.4N=3.6N.（3）若先测圆柱体放入水中时弹簧测力计的拉力，再测圆柱体所受重力，由于物体上面沾有水，所测重力值偏大，根据公式F浮=G-F，所测浮力也会偏大.（4）若想探究浮力是否与物体所受的重力有关，应用控制变量法，保持液体密度和物体排开液体的体积相同，只改变物体所受的重力进行实验：取两块体积相同的铁块和铝块，测出它们各自所受的重力，分别用弹簧测力计吊着浸没到水中，读出弹簧测力计的示数，计算出铁块和铝块所受的浮力，通过比较得出结论，

答案：（1）平衡 （2）3.6 （3）大 （4）见解析.

二、部分实验器材给定，设计实验方案

这类题中给定了实验目的和相应的实验器材.要求同学们为达到实验目的自选部分器材作为辅助.设计实验方案.得出结果，

例2地下卤水是某市除石油之外的另一重要矿产资源，主要应用于盐化工和滩涂养殖.对沿海经济发展起到越来越重要的作用，某同学提出地下卤水与海水相比谁的密度更大的问题，实验室提供了如下器材：天平、量筒或量杯、烧杯、地下卤水、海水、滴管、弹簧测力计、系有细线的铝块等（所给器材数量足够）.请你按下述要求，设计出比较地下卤水与海水密度大小的实验方案.

（1）从上述器材中选出实验所需器材，除两个相同的烧杯、地下卤水、海水外，还需要_____和________.

（2）写出实验步骤及比较密度大小的过程.

解析：解答本实验设计题.可据阿基米德原理进行分析，并据此选择实验器材，设计实验步骤.

（1）同一物体浸没在不同液体中排开液体的体积相同，据F浮=p液gV排和F浮=G-F不，可通过比较物体浸没在液体中时弹簧测力计示数的大小.比较同一物体在不同液体中所受浮力的大小，由p液=计算出液体密度的大小，因此要比较地下卤水与海水密度的大小，需要的实验器材有：两个相同的烧杯、地下卤水、海水、弹簧测力计、系有细线的铝块.

（2）实验步骤：①在一个烧杯中加适量的地下卤水，将挂在弹簧测力计上的铝块浸没在地下卤水中，记下弹簧测力计的示数F1.

②在另一个烧杯中加适量的海水，然后将挂在弹簧测力计上的铝块浸没在海水中，记下弹簧测力计的示数F2.

③由F浮=p液gv排和F浮=G-F示，可得.若F1>F2，则G-FlG-F2，得p卤水>p海水

答案：（1）弹簧测力计系有细线的铝块（2）见解析，

在做实验设计型试题时，一是要明确直接测量的物理量与间接测量的物理量之间的关系，充分利用各种实验器材；二是在保证实验设计的科学性、可行性和准确性的前提下，选取最佳方案，减小实验误差，实验设计题的答案多是开放性的，一般不局限于一种固定答案，只要方案是合理的均可，要求同学们不仅要有扎实的基础知识、过硬的解题能力和基本实验技能，还要有较强的发散思维能力和一定的创新能力.能努力寻求出多样化的解决方法，

学即用.练一练：

1.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，李明做了如图2所示的实验：他在弹簧测力计下端挂一个铁块.依次把它缓缓浸入水中不同位置.在这一实验中：

（1）铁块在1、2、3位置时，弹簧测力计的示数_____，说明铁块受到的浮力____；铁块在3、4位置时，弹簧测力计的示数______，说明铁块受到的浮力____.（均填“变小”“变大”或“不变”）

（2）通过这一实验可以验证浸在液体中的物体所受的浮力与____有关，而与物体浸没在液体中的______无关.

（3）给你一杯清水、一个熟鸡蛋和适量的食盐f如图3），请你设计实验验证浮力与液体的密度是否有关.简要写出你的实验验证方法.

答案：1.（1）变小变大不变不变 （2）物体排开液体的体积 深度 （3）先把鸡蛋放入清水中，鸡蛋会下沉；再向水中加入适量的食盐并搅拌，鸡蛋会慢慢上浮.说明鸡蛋浸没在水中和盐水中受到的浮力不同，由此验证物体受到的浮力与液体的密度有关.