Question

17．小鴻在驗證阿基米德原理時，用彈簧測力計、石塊、燒杯、小桶等進行實驗操作，如圖所示a、b、c、d、e是五個步驟示意圖．
（1）指出上述操作步驟中的一處錯誤，錯誤步驟：c（只要填圖所標的序號），改正：把溢水杯中的水添至溢水杯口；
（2）改正錯誤后重新進行實驗，讀出（a）、（b）、（d）、（e）四幅圖中彈簧測力計的讀數分別是F₁、F₂、F₃、F₄．
①由 a圖和圖d中測力計的讀數可求出石塊受到的浮力．
②被排開液體的重力為F₄-F₂；
③如果關系式F₁-F₃=F₄-F₂成立，就可以驗證“阿基米德原理”；
④若在d步驟中石塊未能完全浸沒到液面下，其它測量均正確，則能（選填“能”或“不能”）得到③中所填寫的關系式？
（3）從結論普遍性考慮，還應該進行的操作是換用不同的液體和換用不同的物體（如密度小于液體密度的物體）進行多次實驗．

Answer 1

分析 （1）溢水杯中的水，再放入物體前，應使水面達到溢水杯口；
（2）根據稱重法可得出浮力的大小，通過測量排出的水重也能得出浮力的大小，而這正是阿基米德原理的內容，即浸入液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開的液體所受的重力；小石塊未能完全浸沒到液面下，其它測量均正確，只要符合阿基米德原理就正確；
（3）用歸納法得出普遍性的結論要滿足2個條件：一是樣本要有代表性，二是樣本數量足夠多．

解答 解：（1）由圖可知，（c）圖為溢水杯，其中水面沒有達到溢水杯口，當物體排開水時，水不會馬上溢到溢水杯中，測得排開水的重變小，故錯誤，改正的辦法就是把溢水杯中的水添至溢水杯口；
（2）①由圖可得，（a）圖測得小石塊重力F₁，（d）圖測得小石塊在水中時測力計的示數F₃，
由稱重法可知，浮力：F_浮=G-F=F₁-F₃；
②（e）圖測得溢出的水和小桶的重力F₄，由（b）測得空小桶的重力F₂，
二者的差就是排開水的重力，G_排=F₄-F₂；
③如果排開水所受的重力等于物體所受的浮力，就應有F_浮=G_排=F₁-F₃=F₄-F₂，如此就驗證了阿基米德原理；
④小石塊未完全浸沒，排出液體的重力小，所受浮力亦小，但仍然符合阿基米德原理，就可以得到F_浮=G_排=F₁-F₃=F₄-F₂關系式．
故答案為：（1）（c），把溢水杯中的水添至溢水杯口；（2）①d；②F₄-F₂；③F₁-F₃=F₄-F₂；④能；
（3）換用不同的液體和換用不同的物體（如密度小于液體密度的物體）進行多次實驗．

點評 本題考查浮力的大小等于什么，考查實驗操作步驟與歸納法的運用．