Question

小東在學習浮力知識時提出：“在同種液體中，固體所受的浮力大小跟排開液體的體積成正比．”現有實驗器材：符合要求的彈簧測力計、多個體積不同的實心金屬塊、細線、符合要求的量筒和燒杯、水．請根據提供的器材設計實驗驗證小東的猜想．簡明陳述實驗步驟．

Answer 1

答：實驗步驟：
（1）用細線分別拴好六塊金屬塊，用水彩筆標記為1、2、3、4、5、6，用測力計測出重力分別記為G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆；
（2）在量筒中裝入適量的水，體積記為V；
（3）用彈簧測力計懸吊金屬塊1，并放入量筒中，記下此時測力計的示數為F₁，量筒中水面到達的刻度記為V ₁；
（4）取出金屬塊1，用滴管補充量筒內的水，使其體積再次到達V，用測力計懸吊金屬塊2，并放入量筒中，記下此時測力計的示數為F₂，量筒中水面到達的刻度記為V ₂；
（5）重復實驗步驟4，再測出4組數據F₃、V₃；F₄、V₄；F₅、V₅；F₆、V₆；
（6）計算出金屬塊1、2、3、4、5、6受到的浮力F_浮1=G₁-F₁； F_浮2=G₂-F₂；…；
金屬塊1、2、3、4、5、6排開液體的體積 V_排1=V₁-V；V_排2=V₂-V；…．
分析所得數據得出結論．
分析：根據實驗器材設計實驗步驟，應圍繞實驗目的和題目中提供的實驗器材分析．
本實驗的目的是驗證浮力和排開液體的體積成正比，題目中有彈簧測力計、細線和水，利用F_浮=G-F，能夠測出每一個金屬塊所受的浮力；借助量筒和水，利用排水法可以測出每個金屬塊排開水的體積．將每個金屬塊所受浮力大小與排開水的體積進行比較，總結結論．
點評：實驗步驟4中，用滴管補充量筒中的水，是非常必要的，此操作能保證不同金屬塊放入量筒中的水之前，水的體積相同．驗證浮力與排開水的體積成正比，關鍵是每次測量圓柱體所受浮力時，都必須使圓柱體完全浸沒．