Question

19．在探究物体所受浮力大小的实验中，某同学进行了a、b、c、d四次测量．如图一所示．

（1）从原理上讲，a、c两次弹簧秤测量的示数差与b、d两次弹簧秤测量的示数差相等（选填a、b、c、d字母）．但在实际测量中，这个示数差并不完全相等而略有差异，其可能的原因是：不能完全收集溢出的水、读数不准确、弹簧秤的精确度不高等．
（2）某小组同学对实验进行了改进设计，如图二：在铁架台上悬挂两个规格相同的弹簧秤，C为薄塑料袋（质量不计），D是用大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯，M是升降平台（可使溢水杯缓慢上升、下降）．实验中，同学们通过升降平台，改变重物浸入水中的深度，观察、记录、比较弹簧秤A和B示数，即可得出物体所受浮力大小的规律．与图一实验相比，请简要说明改进后的实验设计具有哪些优点？（至少写出两条）
（3）实验中，他们做出了弹簧秤A的拉力F与物体下表面所处深度h的关系的图象．如图三所示．从图象可知，当物体所处深度为8cm时，物体受到的浮力是1.5N．

Answer 1

分析 （1）图一是阿基米德原理实验的过程，主要是比较物体所受浮力与排开的水的重力的大小．造成误差的原因可能是多方面的，可分别从仪器本身、操作过程等方面进行分析；
（2）改进后的实验，步骤更简便了，现象更直观了，也有利于减小测量误差，而且可多次连续测量，得出的实验结论更有说服力；
（3）通过读图，用物体在空气中的重力，减去当h=8cm时弹簧测力计的拉力，就可以得到它受的浮力．

解答 解：
（1）图一中，c的示数减a的示数是物体所受的浮力，d的示数减b的示数是物体排开的水重，这是我们此次实验研究的主要物理量，造成两次结果略有差异的原因可能是不能完全收集溢出的水、读数不准确、弹簧秤的精度不高等；
（2）改进后的实验步骤更简便了，现象更直观了，也有利于减小测量误差，而且可多次连续测量，得出的实验结论更有说服力；
（3）观察图象可知，物体的重力为4.5N，物体下表面所处深度h=8cm时，弹簧测力计的示数为3N，故物体所受浮力为4.5N-3N=1.5N；
故答案为：
（1）a、c；b、d；不能完全收集溢出的水、读数不准确、弹簧秤的精度不高等；
（2）①几乎可以收集全部溢出的水；
②实验步骤少，操作简便；
③现象直观，读数方便，易于总结结论；
④可以连续多次测量重物在不同位置时受到浮力大小及排开水的重力多少，使得实验结论更具有说服力等．
（3）1.5．

点评 在这一实验中，主要探究了浮力的大小与物体排开液体的关系，浮力的大小是通过称重的方法得出的，这一点是本实验的基础．实验中出现误差是不可避免的，但我们却可以通过改进实验仪器、操作步骤等尽量减小误差．同时，本实验来考查了对相关坐标图象的分析，学会分析此类图象，对我们理解浮力大小与物体排开液体的多少、浸没深度等的关系很有帮助．