Question

20．在探究“浮力大小等于什么”的實驗中，選擇溢水杯、水、彈簧測力計、鐵塊、小桶、細線等器材進行實驗，具體操作步驟如下：

A．測出鐵塊所受重力G
B．測出空桶所受重力G₁
C．將水倒入溢水杯中
D．把掛在彈簧測力計下的鐵塊浸沒在水中，讓溢出的水全部流入小桶中，讀出測力計示數F
E．測出小桶和被排開水的總重G₂
F．記錄分析數據，歸納總結實驗結論，整理器材
（1）分析評估上述實驗，指出操作步驟中的一處錯誤：
錯誤：C步驟中將水倒入溢水杯中．
改正：加水使水剛好齊杯口．
（2）寫出利用測量數據驗證阿基米德原理的過程．（測量數據用圖中物理量符號表示）
（3）如果用能夠漂浮在水面的木塊代替鐵塊做此實驗，與上述操作不同的一個步驟是D（填字母）

Answer 1

分析 （1）用溢水法收集物體排開的水，將溢水杯裝滿水，然后將物體浸入水中，用其他容器（需先測出其重力）接住溢出的水，然后再測出裝有溢出的水的容器的總重力，兩者之差就是物體排開水的重力；
（2）根據所測數據計算F_浮與G_排并進行比較．
（3）漂浮在水面上的物體只有部分浸入水中．

解答 解：（1）物體放入水中前，溢水杯應該是滿水的，否則小桶內所盛的水將小于物體排開水的體積；
（2）根據實驗數據計算浮力與排開水的重力，浮力等于鐵塊重力G減去鐵塊浸沒在水中時彈簧測力計的示數F，即：F_浮=G-F；
排開水的重力G_排等于桶與水的總重力G₂減去空桶的重力G₁，即：G_排=G₂-G₁；
比較F_浮與G_排的大小關系可得：G-F=G₂-G₁．
（3）物體漂浮在水面上，只有部分浸入水中，我們要測量漂浮在木塊上的浮力，就要讓木塊漂浮在水面上，而不是浸沒．
故答案為：（1）C步驟中將水倒入溢水杯中；加水使水剛好齊杯口；（2）G-F=G₂-G₁；（3）D．

點評 在“探究浮力的大小”實驗中，用“稱量法”測出物體受到的浮力，即F_浮=G-F_拉；用兩次稱重測出物體在液體中排開液體的重力，進行比較得出：物體在液體中受到的浮力，大小等于它排開的液體的重力．