Question

（2012?延慶縣一模）現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室有調(diào)節(jié)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：“平底試管在水中漂浮時(shí)所受的浮力跟它排開水的體積成正比”．要求：（1）寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟；（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格．

Answer 1

分析：器材中缺少彈簧測力計(jì)，因此實(shí)驗(yàn)的關(guān)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(zhì)量，利用漂浮時(shí)F_浮=G=mg計(jì)算漂浮時(shí)所受浮力．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①向試管內(nèi)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(shù)據(jù)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(zhì)量m₁，將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
③仿照步驟①和②，改變試管內(nèi)沙子的質(zhì)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(zhì)量m₂…m₆，將測量數(shù)據(jù)記錄在表格中；
④根據(jù)F_浮=G=mg和測量數(shù)據(jù)，計(jì)算6次試管受到的浮力F_浮1…F_浮6，將計(jì)算的數(shù)據(jù)記錄在表格中．
（2）實(shí)驗(yàn)記錄表格

V/cm3
m/g
F浮/N

點(diǎn)評：本題是一道探究設(shè)計(jì)題，考查了天平測浮力的方法，以及研究試管在水中漂浮時(shí)所受浮力與排開液體體積的關(guān)系，解題時(shí)需要注意以下四點(diǎn)：
（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(shí)驗(yàn)語言的嚴(yán)謹(jǐn)性．
此題需要從多層面、多方位探索與題目有關(guān)的知識而獲得解決的試題．這類試題是以考查學(xué)生應(yīng)用物理知識綜合分析和解決問題的能力為基點(diǎn)，從較高的尺度上對學(xué)生的理解能力、概括能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、分析能力等進(jìn)行考查，以提高學(xué)生的綜合探索創(chuàng)新能力．