Question

實驗證明：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．完成下列主要的實驗步驟和記錄實驗數據的表格設計．
實驗器材：細長平底試管一支（已知底面積為S=3cm²）、小湯匙一個、抹布一塊、刻度尺一把、大水槽一個（水槽的深度大于平底試管的高度）、足量的水、足量的細沙子、天平及配套砝碼．
實驗步驟：
（1）用刻度尺測出試管的長度L并記錄；
（2）

把天平放在水平桌面上，調節天平平衡

；
（3）用藥匙取適量的細沙裝入試管，用天平測出

細沙和試管的總質量m₁

；再將試管放入盛有水的水槽中，使試管

豎直漂浮在水面上靜止

，用刻度尺測出試管露出水面的高度h₁；將m₁、h₁記錄在表格內．
（4）用抹布擦干試管，用藥匙再取適量的細沙裝入試管，用天平測出細沙和試管的總質量m₂；再將試管放入盛有水的水槽中，使試管豎直漂浮在水面上靜止，用刻度尺測出試管露出水面的高度h₂；將m₂、h₂記錄在表格內．
（5）仿照步驟（4）再做

4

次實驗，測出細沙和試管的總質量m₃、m₄、m₅、m₆；測出每次試管露出水面的高度h₃、h₄、h₅、h₆，并將數值記錄在表格內．
（6）計算出每次試管浸入水中的深度（L-h）和

排開水的體積V_排

；將數據記錄在表管內．
（7）根據物體漂浮時F_浮

=

G_物，可知試管每次漂浮時所受的浮力F_浮．
（8）分析F_浮和試管排開水的體積V_排確定兩者的關系．
實驗記錄表格：
S=3cm²

實驗次數	1	2	3	4	5	6
試管的長度/cm
細沙和試管的總質量m/kg
重力G/N
試管露出水面高度h/cm
試管浸入水中深度L-h/cm

Answer 1

分析：利用稱重法測量試管和細沙受到水的浮力，利用排水法測量試管排開水的體積，依次改變裝入試管中細沙的質量，測出試管受到的浮力和排開水的體積，記錄入表格，分析數據得出結論．

解答：解：實驗步驟：
（1）用刻度尺測出試管的長度L并記錄；
（2）把天平放在水平桌面上，調節天平平衡；
（3）用藥匙取適量的細沙裝入試管，用天平測出細沙和試管的總質量m₁；再將試管放入盛有水的水槽中，使試管豎直漂浮在水面上靜止，用刻度尺測出試管露出水面的高度h₁；將m₁、h₁記錄在表格內．
（4）用抹布擦干試管，用藥匙再取適量的細沙裝入試管，用天平測出細沙和試管的總質量m₂；再將試管放入盛有水的水槽中，使試管豎直漂浮在水面上靜止，用刻度尺測出試管露出水面的高度h₂；將m₂、h₂記錄在表格內．
（5）仿照步驟（4）再做4次實驗，測出細沙和試管的總質量m₃、m₄、m₅、m₆；測出每次試管露出水面的高度h₃、h₄、h₅、h₆，并將數值記錄在表格內．
（6）計算出每次試管浸入水中的深度（L-h）和排開水的體積V_排；將數據記錄在表管內．
（7）根據物體漂浮時F_浮=G_物，可知試管每次漂浮時所受的浮力F_浮．
（8）分析F_浮和試管排開水的體積V_排確定兩者的關系．
實驗數據記錄表格：表格如下所示．
故答案為：（2）把天平放在水平桌面上，調節天平平衡；（3）細沙和試管的總質量m₁；豎直漂浮在水面上靜止．（5）4．（6）排開水的體積V_排．（7）=．實驗數據記錄表格如下所示．

實驗次數	1	2	3	4	5	6
浮力F浮/N
試管排開水的體積V排/cm3

點評：本題是一道探究設計題，考查了稱重法測浮力的方法，以及研究浮力大小與排開液體體積的關系，解題時需要注意以下四點：（1）明確自變量、因變量和控制變量；（2）排水法測體積；（3）利用稱重法測量物體的浮力；（4）實驗語言的嚴謹性．本題考查了量筒的使用、稱重法測浮力，涉及到設計實驗步驟、實驗表格，有難度！