Question

（2012?延慶縣一模）現在實驗室有調節好的托盤天平一架（帶砝碼），平底試管一個，足量的沙子，小勺一把，符合要求的量筒中裝有適量的水等器材．請你設計實驗證明：“平底試管在水中漂浮時所受的浮力跟它排開水的體積成正比”．要求：（1）寫出主要實驗步驟；（2）設計實驗記錄表格．

Answer 1

分析：器材中缺少彈簧測力計，因此實驗的關鍵是如何用天平測出試管所受的浮力．用天平測出試管和沙子的質量，利用漂浮時F_浮=G=mg計算漂浮時所受浮力．

解答：解：（1）實驗步驟：
①向試管內裝入適量沙子，在量筒中注入適量的水，把試管放入量筒中，使試管漂浮在水中，用量筒測出試管排開水的體積V₁，將測量數據記錄在表格中；
②從水中取出試管，擦干后用天平稱出試管和沙子的質量m₁，將數據記錄在表格中；
③仿照步驟①和②，改變試管內沙子的質量，使試管都漂浮在量筒的水中，用量筒依次測出試管排開水的體積V₂…V₆，用天平依次稱出試管和沙子的質量m₂…m₆，將測量數據記錄在表格中；
④根據F_浮=G=mg和測量數據，計算6次試管受到的浮力F_浮1…F_浮6，將計算的數據記錄在表格中．
（2）實驗記錄表格

V/cm3
m/g
F浮/N

點評：本題是一道探究設計題，考查了天平測浮力的方法，以及研究試管在水中漂浮時所受浮力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）利用天平測量物體的浮力；（4）實驗語言的嚴謹性．
此題需要從多層面、多方位探索與題目有關的知識而獲得解決的試題．這類試題是以考查學生應用物理知識綜合分析和解決問題的能力為基點，從較高的尺度上對學生的理解能力、概括能力、實驗能力、分析能力等進行考查，以提高學生的綜合探索創新能力．