(2013?密云縣一模)水平實(shí)驗(yàn)桌上提供了如下的器材:平底試管1只(已知底面積為S),紙杯中裝有適量的細(xì)沙,玻璃杯中裝有適量的水,一架托盤天平,一根刻度尺,紙巾,藥匙.請(qǐng)利用提供的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),證明:在液體密度一定時(shí),物體所受的浮力與排開液體的體積成正比.
分析:器材中缺少彈簧測(cè)力計(jì),因此實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是如何用天平測(cè)出試管所受的浮力.用天平測(cè)出試管和沙子的質(zhì)量,利用漂浮時(shí)F=G=mg計(jì)算漂浮時(shí)所受浮力.已知試管的底面積,用刻度尺測(cè)出試管的長(zhǎng)和露出的長(zhǎng)度,可求出排開液體的體積.
解答:答:(1)用刻度尺測(cè)出平底試管的高度為h;
(2)用藥匙向平底試管裝入適量的細(xì)沙,用調(diào)好的天平稱出試管與細(xì)沙的總質(zhì)量m并記在表格中.
(3)將試管放在玻璃杯內(nèi)并直立的在水中漂浮,靜止時(shí),用刻度尺測(cè)出試管露出水面外的長(zhǎng)度L并記在表格中.
(4)從水中取出試管,用紙巾擦去試管側(cè)壁上的水,在試管內(nèi)適量增加細(xì)沙,用調(diào)好的天平稱出試管與細(xì)沙總質(zhì)量m并記在表格中.
(5)仿照步驟(3)和(4)再做四次實(shí)驗(yàn),并用調(diào)好的天平稱出試管與細(xì)沙總質(zhì)量m;用刻度尺測(cè)出試管露出水面外的長(zhǎng)度L并記在表格中.
(6)在實(shí)驗(yàn)過程中,將以上數(shù)據(jù)隨時(shí)記錄在表格中.
(7)用V=S(h-L)計(jì)算試管漂浮時(shí)排開水的體積;用G=mg計(jì)算試管與細(xì)沙受的重力.將V、F=G,記在表格中.
h/m
L/m
V/m3
m/kg
F/N
點(diǎn)評(píng):本題是一道探究設(shè)計(jì)題,考查了天平測(cè)浮力的方法,以及研究試管在水中漂浮時(shí)所受浮力與排開液體體積的關(guān)系,解題時(shí)需要注意以下四點(diǎn):
(1)明確自變量、因變量和控制變量;(2)排水法測(cè)體積;(3)利用天平測(cè)量物體的浮力;(4)語言的嚴(yán)謹(jǐn)性.
此題需要從多層面、多方位探索與題目有關(guān)的知識(shí)而獲得解決的試題.這類試題是以考查學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)綜合分析和解決問題的能力為基點(diǎn),從較高的尺度上對(duì)學(xué)生的理解能力、概括能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、分析能力等進(jìn)行考查,以提高學(xué)生的綜合探索創(chuàng)新能力.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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