【实验目的】
本次实验旨在探究浮力的大小与液体的密度及排开液体的体积之间的关系,并深入理解控制变量法的应用。
【实验器材】
准备弹簧测力计、大烧杯、铁块、细线、水和浓盐水等实验所需材料。
【实验步骤】
1. 使用弹簧测力计测量铁块的重力,如图示①。
2. 将铁块逐渐浸入水中不同位置,如图②③④所示,观察弹簧测力计的示数变化,从而比较浮力大小。
3. 接着,将铁块分别浸没于水和浓盐水中,如图③⑤所示,对比弹簧测力计的示数变化,进而比较铁块在不同液体中所受浮力的大小。
【实验分析】
1. 通过对比②和③图,液体密度相同的情况下,铁块浸入液体中的体积增大时,弹簧测力计的示数减小,表明浮力增大。由此可得出结论:在液体密度相物体排开液体的体积越大,浮力越大。
2. 对比③和④图,液体密度相同且铁块完全浸没后,弹簧测力计的示数保持不变,说明浮力大小与物体浸入液体中的深度无关。
3. 对比③和⑤图,液体的密度不同,但铁块在这两种液体中排开液体的体积相同。在液体密度较大的浓盐水中,弹簧测力计的示数较小,表明浮力较大。当物体排开液体的体积相液体的密度越大,浮力越大。
【实验结论】
实验结果明确表明浮力的大小与液体的密度及物体排开液体的体积密切相关:
1. 当液体的密度一定时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
2. 当排开液体的体积一定时,液体的密度越大,浮力越大。
3. 物体浸没后,浮力的大小与物体在液体中的深度无关。
【注意事项】
1. 在使用弹簧测力计之前,应沿竖直方向轻轻拉动并调零。读数时,保持弹簧测力计静止,待示数稳定后再进行读数。
2. 在水中和浓盐水中比较浮力大小时,应确保铁块完全浸没在液体中。
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