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一、实验目的
用弹簧测力计的提拉法测量物体受到的浮力 F浮 = G − F拉,通过控制变量探究浮力大小与排开液体的体积、液体密度的关系,以及浸没后是否与深度有关。
二、实验原理
- 用弹簧测力计测出物体在空气中的重力 G。
- 将物体浸入液体中,读出此时测力计示数 F拉,则物体受到的浮力 F浮 = G − F拉(物体静止时,向上 F拉+F浮 与向下 G 平衡)。
- 排开液体的体积 V排 越大、液体密度 ρ液 越大,浮力越大;物体浸没后继续下沉,V排 不变,F浮 不变。
F浮 = G − F拉;进一步有 F浮 = ρ液 g V排(V排 为物体排开液体的体积)
三、实验器材
铁架台(带横臂)、弹簧测力计(0~5 N,分度值 0.2 N)、金属块(约 270 g,体积 100 cm³)、溢水杯/水槽、水、盐水、细线。
四、实验步骤
- ① 用弹簧测力计测金属块在空气中的重力 G,记录。
- ② 将金属块部分浸入水中,读出 F拉,算 F浮;再逐渐增大浸入体积至完全浸没,观察 F浮 变化(控制液体、深度不变)。
- ③ 金属块完全浸没后继续向下移动改变深度,观察 F拉、F浮 是否变化。
- ④ 换用盐水,在同样的浸没体积下读出 F拉,比较 F浮(控制 V排 不变,改变 ρ液)。
- ⑤ 改变液体、重复多次,记录数据,归纳结论。
五、互动模拟
💡 拖动金属块上下移动(或拖"浸入深度"滑块)让它浸入液体:空气中 F拉=G;浸入后 F拉 变小,F浮=G−F拉。注意观察液面随排开体积上升、三根受力箭头的变化。
重力 G(向下)
测力计拉力 F拉(向上)
浮力 F浮(向上)
空气中
重力 G = 2.65 N
测力计示数 F拉 = — N
浮力 F浮 = — N
排开体积 V排 = 0 cm³
液体密度 ρ液 = 1.0 g/cm³
六、数据记录
| 次数 | 液体 | 浸入情况 | V排 / cm³ | G / N | F拉 / N | F浮 / N |
| 改变条件后点"📌 记录数据"写入下表 |
七、探究结论
- 浮力大小与排开液体的体积有关:在同种液体中,浸入体积越大(V排 越大),F浮 越大。
- 物体浸没后继续增大深度,V排 不变,F浮 不变 → 浮力与浸没深度无关。
- 浮力大小与液体密度有关:排开体积相同时,液体密度越大,F浮 越大。
- 综合:F浮 = ρ液 g V排。
八、注意事项
- 使用提拉法时物体须静止读数,F浮 = G − F拉 才成立。
- 探究"与深度无关"必须保证物体完全浸没(V排 不变)只改变深度。
- 探究"与液体密度有关"必须保证排开体积相同(同一浸没状态)只换液体。
- 读数时视线与测力计刻度平齐,估读到分度值下一位。