Question

同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)“阿基米德原理”這節(jié)課上，仔細(xì)觀察了老師所做的演示實(shí)驗(yàn)（如圖l）．課后復(fù)習(xí)時(shí)，物理興趣小組的同學(xué)們，經(jīng)過反復(fù)的思考、討論，提出了對(duì)該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見，并動(dòng)手制作出了如圖2的實(shí)驗(yàn)裝置，其中A、B為兩個(gè)規(guī)格相同的彈簧測(cè)力計(jì)，C為重物，D為薄塑料袋（質(zhì)量不計(jì)），E是用廢棄的大號(hào)飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯，杯中加入紅色的水，F(xiàn)是升降平臺(tái)（搖動(dòng)手柄，可使平臺(tái)高度緩慢上升、下降），G為鐵架臺(tái)．

（1）請(qǐng)你寫出他們改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)探究過程．
（2）對(duì)比圖1、圖2的兩組實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)與原實(shí)驗(yàn)比較有哪些優(yōu)點(diǎn)？（寫2條）
①______
②______
（3）請(qǐng)利用彈簧測(cè)力計(jì)、石塊、水和量筒，設(shè)計(jì)另一種驗(yàn)證“阿基米德原理”的方法．
（要求畫出示意圖，計(jì)按照?qǐng)D說明驗(yàn)證的過程）

Answer 1

解：（1）用彈簧測(cè)力計(jì)A測(cè)出物體C的重力為G，逐漸調(diào)高平臺(tái)F，使重物浸入水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)F₁和彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)F₂，比較G-F₁和F₂的關(guān)系．
（2）對(duì)比圖1、圖2的兩組實(shí)驗(yàn)可知：圖2的實(shí)驗(yàn)中，把水變?yōu)榧t色是為了增加可見度；
使用可調(diào)節(jié)的平臺(tái)，可以形象觀察到物體排出液體體積的增大；
使用鐵架臺(tái)是為了固定彈簧秤方便老師講解．
故存在的優(yōu)點(diǎn)有：①溢水杯中加紅色水，增加了可見度；
②能同時(shí)顯示出物體所受的浮力大小和物體排開液體的重力大小，便于直觀比較；
③調(diào)節(jié)平臺(tái)F的高度還可以觀察到物體受到的浮力隨排開液體的體積的增大而增大；
④彈簧上端固定住鐵架臺(tái)上，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)更穩(wěn)定
⑤薄塑料袋不計(jì)質(zhì)量，彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)直接反映物體所受的浮力大小，操作簡便；
⑥上課時(shí)不用老師拎著彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)，便于老師的講解．
故答案為：①溢水杯中加紅色水，增加了可見度；
②能同時(shí)顯示出物體所受的浮力大小和物體排開液體的重力大小，便于直觀比較．（上面的任意2條即可）
（3）如圖：

①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出石塊的重力G，
②在量筒中裝入適量的水，測(cè)出水的體積V₁；
③將石塊浸沒在量筒中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，讀出此時(shí)水的體積為V₂；
驗(yàn)證：若G-F=ρg（V₂-V₁，）則阿基米德原理成立，反之則錯(cuò)誤．
分析：（1）根據(jù)阿基米德原理可知，重物浸入水中的體積越來越大時(shí)受到的浮力變大，根據(jù)稱重法可知彈簧測(cè)力計(jì)A示數(shù)的變化；此時(shí)重物排開水的體積變大即溢出水的體積變大，據(jù)此可知彈簧測(cè)力計(jì)B示數(shù)的變化；再根據(jù)阿基米德原理判斷彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)變化量和彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)變化量之間的關(guān)系．
（2）改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)從增加實(shí)驗(yàn)器材的目的來分析．
（3）根據(jù)F_浮=G_排，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)出浮力F_浮=G-F；排出液體的重力G_排根據(jù)G_排=m_排g=ρgV_排則因知道水的密度，測(cè)出排出水的體積即可；據(jù)此分析設(shè)計(jì)即可．
點(diǎn)評(píng)：本題主要是考查學(xué)生科學(xué)探究的能力、分析能力、觀察能力以及對(duì)阿基米德原理的理解．