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        改進(jìn)的浮力實(shí)驗(yàn)演示儀

        2010-12-31 00:00:00
        物理教學(xué)探討 2010年12期


          摘要:本文介紹了在已有的浮力產(chǎn)生原因演示儀的基礎(chǔ)上改進(jìn)的浮力實(shí)驗(yàn)演示儀,改進(jìn)后的儀器可以完成探究浮力產(chǎn)生的原因、探究影響浮力大小的因素、探究阿基米德原理等有關(guān)浮力的探究實(shí)驗(yàn),并且操作方便、現(xiàn)象明顯。
          關(guān)鍵詞:浮力;實(shí)驗(yàn);演示儀;探究
          中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2010)12(S)-0058-2
          
          為了便于開展有關(guān)浮力的探究活動(dòng),對(duì)已有的浮力產(chǎn)生原因的演示儀進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的浮力實(shí)驗(yàn)演示儀如圖1所示,包括三個(gè)組成部分:如圖1(a)所示為實(shí)驗(yàn)筒,用直徑15cm、高30cm的塑料圓筒改裝而成,在距筒口5cm處開一小圓孔,黏上與小圓孔孔徑差不多、長約10cm的直玻璃(或塑料)管,在距筒底5cm處黏上與圓筒內(nèi)徑相同、中間開有直徑為5cm圓孔的塑料片,在筒底開一個(gè)出水口,裝上閥門或加塞子(方便排出筒中液體);如圖1(6)所示為加蓋的小塑料桶,直徑10cm、高15cm,裝上提鈕,沿桶的縱向分成四等份;如圖1(c)所示為橡皮泥,體積略小于小塑料桶的容積,外表用薄膜包住,裝上吊環(huán)。
          以下介紹幾個(gè)利用改進(jìn)的浮力實(shí)驗(yàn)演示完成的浮力探究實(shí)驗(yàn):
          (1)探究浮力產(chǎn)生的原因
          如圖2所示,用手把小塑料桶按在塑料片上,遮住中間的圓孔,向?qū)嶒?yàn)筒中加水,讓小塑料桶沒入水中后松手,由于小塑料桶下方不受水的托力,小塑料桶不會(huì)浮起來。水不斷漏下來,當(dāng)小塑料桶下方水裝滿后就會(huì)產(chǎn)生向上的托力,小塑料桶受到浮力的作用會(huì)浮出水面。
          (2)探究影響浮力大小的因素
          把實(shí)驗(yàn)筒放在鐵架臺(tái)的底座上,往筒中裝入足夠多的水,把橡皮泥裝入小塑料桶內(nèi)、蓋緊,用測(cè)力計(jì)(量程2.5N,分度值0.1N)吊著小塑料桶,掛在支架上(讀數(shù)穩(wěn)定、準(zhǔn)確),調(diào)節(jié)支架的高度,分別使小塑料桶體積的四分之一、一半、四分之三和全部浸入水中,記下測(cè)力計(jì)示數(shù),可以探究浮力大小與物體排開液體體積的關(guān)系(如圖3所示)。在圖3實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)小塑料桶沒入水中后,向水中加鹽并攪拌,記下測(cè)力計(jì)示數(shù),對(duì)比加鹽前后測(cè)得的數(shù)據(jù),可以探究浮力大小與液體密度的關(guān)系。
          把橡皮泥從小塑料桶內(nèi)取出來,掛在測(cè)力計(jì)下方,讓橡皮泥浸沒在水中(圖4),調(diào)節(jié)支架的高度,分別使橡皮泥處于水中不同的深度,記下測(cè)力示數(shù),可以探究浮力大小與物體浸沒在液體的深度是否有關(guān)。用手把橡皮泥捏成幾種不同的形狀,分別浸沒在水中,記下測(cè)力計(jì)示數(shù),可以探究浮力大小與物體的形狀是否有關(guān)。
          
          (3)探究阿基米德原理
          如圖5所示,用兩只相同的測(cè)力計(jì)并排掛在支架上,一只下方掛橡皮泥,一只下方掛小塑料桶(拿下蓋子),在實(shí)驗(yàn)筒中裝滿水,把橡皮泥逐漸沒入水中,同時(shí)讓溢出的水流入小塑料桶,左邊測(cè)力計(jì)減小的示數(shù)等于物體受到的浮力,右邊測(cè)力計(jì)增大的示數(shù)等于排開水的重力,對(duì)比兩測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化值,可以驗(yàn)證浸沒在液體中的物體所受的浮力等于排開液體的重力。如圖6所示,先用測(cè)力計(jì)測(cè)出橡皮泥的重力,再把捏成船型的橡皮泥放入裝滿水的實(shí)驗(yàn)筒中,讓橡皮泥漂浮在水面上,同時(shí)讓溢出的水流人小塑料桶,橡皮泥受到的浮力等于橡皮泥的重力,右邊測(cè)力計(jì)增大的示數(shù)等于排開水的重力,對(duì)比兩測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化值,可以驗(yàn)證浮在液面上的物體受到的浮力也等于排開液體的重力。
          
          改進(jìn)后的浮力實(shí)驗(yàn)演示儀,可以完成大部分的浮力探究實(shí)驗(yàn),并且現(xiàn)象明顯、讀數(shù)準(zhǔn)確,為了使全班學(xué)生都能看清測(cè)力計(jì)的示數(shù),可用實(shí)物投影儀把測(cè)力計(jì)的刻度盤投影到大屏幕

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