Question

（2013?河口區模擬）設計題：（本題包括2個小題）
（1）學習完浮力后，有的同學提出，浮力大小除了與排開液體的體積和液體的密度有關外，是否還與物體的形狀有關？針對這個問題，請從提供的器材中選取儀器進行探究．請寫出選擇的器材并簡要寫出實驗步驟．
提供選擇的器材有：彈簧測力計，三個形狀不同的小石塊，橡皮泥，燒杯、細線和水．
（2）請根據下列提供的器材設計一個電路，使直流電動機在人的操作下（運用開關的斷開或閉合）既能正傳，也能反轉，請畫出電路圖． 提供選擇的器材有：電源（1個）、開關（多個）或單刀雙置開關（2個）、直流電動機（1臺）、導線若干．

Answer 1

分析：（1）要正確地設計實驗，注意控制變量．由于浮力大小除了與排開液體的體積和液體的密度有關，所以在探究浮力是否還與物體的形狀有關時，需控制物體排開液體的體積和液體的密度．因此實驗中需要選擇橡皮泥，即可將其做成不同的形狀，又可使其排開液體的體積不變（完全浸沒）．
（2）首先知道通電導體的受力方向與磁場方向和電流方向有關．在此實驗中，磁場方向是不便改變的，所以應通過改變通過電動機的電流方向來改變．
設計宗旨：開關處于不同的位置時，直流電動機與電源的正負極連接發生改變．

解答：（1）器材：彈簧測力計、橡皮泥、燒杯、細線和水．
實驗步驟：
方一：①用細線將橡皮泥吊在彈簧測力計上，測出橡皮泥重G；
②將橡皮泥浸沒水中，記下測力計的示數F₁；
③改變橡皮泥形狀，將橡皮泥浸沒水中，記下測力計的示數F₂；
④再改變橡皮泥形狀，將橡皮泥浸沒水中，記下測力計的示數F₃．
結論：求出橡皮泥各次在水中所受的浮力．若各次所受浮力相等，說明浮力大小與形狀無關；若各次所受浮力不等，說明浮力大小與形狀有關．
方二：①用細線將橡皮泥吊在彈簧測力計上，將橡皮泥浸沒水中，記下測力計的示數F₁；
②改變橡皮泥形狀，把橡皮泥浸沒水中，記下測力計的示數F₂；
③再改變橡皮泥形狀，把橡皮泥浸沒水中，記下測力計的示數F₃．
結論：比較橡皮泥各次浸沒水中時測力計示數．若測力計的示數相等，說明浮力大小與形狀無關；若測力計的示數不等，則說明浮力大小與形狀有關．
（2）
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點評：此題考查了學生根據實驗要求設計實驗的能力．（1）中特別要注意控制變量法的應用；（2）中要注意怎樣改變通過電動機的電流．