Question

請你設計一個實驗，研究浸在液體中的物體受到的浮力大小與物體的形狀無關．
供選擇的器材有：彈簧測力計，三個形狀不同的小木塊，三個形狀不同的小石塊，橡皮泥，燒杯、細線、水、酒精．
（1）你選擇的器材是：______．
（2）你的研究方案（即實驗步驟）是：______
（3）說明你是如何根據研究過程中觀察到的現象或獲得的數據得出結論的：______．

Answer 1

解：（1）在實驗中，要保持液體密度和排開液體的體積不變，所以可將橡皮泥，同時要測量浮力，還要用到測力計，燒杯、水及細線．
（2）實驗步驟應在燒杯中放入適量水，測出橡皮泥的重力，將其浸沒在水中，測出拉力，改變橡皮泥的形狀，測出拉力，計算出浮力進行比較得出結論．
因為浮力大小與液體密度和排開液體的體積有關，改變物體的形狀，排開水的體積不變，所以受到的浮力不變．
故答案為：（1）橡皮泥、燒杯、細線、水、彈簧測力計；
（2）①在燒杯中放入適量的水；
②用彈簧測力計測出橡皮泥的重為G；
③把橡皮泥捏成長方體，用彈簧測力計吊著橡皮泥浸沒水中，觀察彈簧測力計的示數為F₁；
④把橡皮泥捏成其它形狀用彈簧測力計吊著橡皮泥浸沒水中，觀察彈簧測力計的示數為F₂；
⑤比較計算出的浮力（或比較F₁、F₂的大小）得出結論．（也可去掉步驟②）
（3）計算出浮力知，G-F₁=G-F₂（或F₁=F₂），可知浸在液體中的物體所受浮力大小與物體體積無關．
分析：由F_浮=ρ_液gV_排知，浮力大小與液體的密度和排開液體的體積有關，所以要研究浸在液體中的物體受到的浮力大小與物體的形狀無關，需保持液體的密度和排開液體的體積不變，將同一物體浸沒在同種液體中，改變物體的形狀，測出各種情況下物體受到的浮力進行比較便可得出結論．
點評：此題通過讓學生設計實驗驗證浮力大小與物體的形狀無關，考查了學生對控制變量法的應用，同時加深了對影響浮力大小因素的掌握．