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一、实验目的
用溢水杯和弹簧测力计,比较浸在液体中的物体受到的浮力 F浮 与它排开液体所受的重力 G排,得出实验结论 F浮 = G排。
二、实验原理
- 用弹簧测力计测出物体在空气中的重力 G。
- 将物体浸入装满液体的溢水杯,排开的液体全部从溢水口流入小桶;读此时测力计示数 F拉,则物体所受浮力 F浮 = G − F拉。
- 用另一只弹簧测力计称出小桶与排开液体的总重 G总,则排开液体所受重力 G排 = G总 − G桶。
- 比较 F浮 与 G排,得出结论 F浮 = G排 = ρ液 g V排。
F浮 = G排 = ρ液 g V排
三、实验器材
铁架台(2 个)、弹簧测力计(0~5 N,分度值 0.2 N,2 只)、溢水杯(带溢水口)、小桶、金属块(ρ≈2.7 g/cm³,体积可调)、水、盐水、细线。
四、实验步骤
- ① 用弹簧测力计测金属块的重力 G,测空小桶的重力 G桶,记录。
- ② 将溢水杯装满水至溢水口,把小桶放在溢水口正下方。
- ③ 用测力计吊金属块缓慢浸入溢水杯,排开的水经溢水口流入小桶;读此时测力计示数 F拉。
- ④ 测出小桶与排开液体的总重 G总。
- ⑤ 比较 F浮 = G − F拉 与 G排 = G总 − G桶,应相等。
- ⑥ 换盐水或换不同体积的金属块,重复上述步骤,验证结论的普适性。
五、互动模拟
💡 拖动金属块(或拖"浸入体积"滑块)使其浸入溢水杯:排开的水从溢水口流入小桶,小桶液面上升。对比左侧测力计算出的 F浮 与右侧测力计算出的 G排——两者始终相等。
重力 G / 总重 G总(向下)
测力计拉力(向上)
浮力 F浮(向上)
空气中
物体重力 G = — N
测力计① F拉 = — N
浮力 F浮=G−F拉 = — N
空桶重 G桶 = 0.40 N
测力计② G总 = — N
排开液重 G排=G总−G桶 = — N
六、数据记录
| 次数 | 液体 | 物体体积 / cm³ | V排 / cm³ | F浮 / N | G排 / N | 差值 / N |
| 改变条件后点"📌 记录数据"写入下表 |
七、探究结论
- 浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体所受的重力:F浮 = G排。
- 进一步:F浮 = G排 = ρ液 g V排。浮力只与液体密度和排开液体的体积有关,与物体密度、浸没深度无关。
- 换用盐水或不同体积的物体,F浮 与 G排 仍然相等 → 结论普适。
八、注意事项
- 溢水杯必须先装满液体至溢水口,且溢水口下方先放好小桶,再浸入物体。
- 物体应缓慢浸入,不碰杯壁、杯底,避免溅出或带入气泡。
- 读数时物体须静止,F浮 = G − F拉 才成立。
- G排 须用同一只测力计称"小桶+排液"后减去空桶重,不能直接读排液体积。