Question

在探究物體所受浮力大小的實驗中，某同學進行了a、b、c、d四次測量，如圖一所示．

（1）從原理上講，________兩次彈簧秤測量的示數差與________兩次彈簧秤測量的示數差相等（選填a、b、c、d字母），但在實際測量中，這個示數差并不完全相等而略有差異，其可能的原因是：________．
（2）某小組同學對實驗做了改進設計，如圖二：在鐵架臺上懸掛兩個規(guī)格相同的彈簧秤，C為薄塑料袋（質量不計），D是用大號飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯，M是升降平臺（可使溢水杯緩慢上升、下降）．實驗中，同學們通過升降平臺，改變重物浸入水中的深度，觀察、記錄、比較彈簧秤A和B示數，即可得出物體所受浮力大小的規(guī)律．
與圖一實驗相比，請簡要說明改進后的實驗設計具有哪些優(yōu)勢？（至少寫出兩條）
（3）實驗中，他們做出了彈簧秤A的拉力F與物體下表面所處深度h的關系的圖象，如圖三所示．從圖象可知，當物體所處深度為8cm時，物體受到的浮力是________N．

Answer 1

解：（1）圖一中，c的示數減a的示數是物體所受的浮力，d的示數減b的示數是物體排開的水重，這是我們此次實驗研究的主要物理量，造成兩次結果略有差異的原因可能是不能完全收集溢出的水、讀數不準確、彈簧秤的精度不高等；
（2）改進后的實驗步驟更簡便了，現象更直觀了，也有利于減小測量誤差，而且可多次連續(xù)測量，得出的實驗結論更有說服力；
（3）觀察圖象可知，物體的重力為4.5N，物體下表面所處深度h=8cm時，彈簧測力計的示數為3N，故物體所受浮力為4.5N-3N=1.5N；
故答案為：（1）a、c；b、d；不能完全收集溢出的水、讀數不準確、彈簧秤的精度不高等；（答出一條即可）
（2）①幾乎可以收集全部溢出的水；
②實驗步驟少，操作簡便；
③現象直觀，讀數方便，易于總結結論；
④可以連續(xù)多次測量重物在不同位置時受到浮力大小及排開水的重力多少，使得實驗結論更具有說服力等．
（3）1.5．
分析：（1）圖一是阿基米德原理實驗的過程，主要是比較物體所受浮力與排開的水的重力的大�。�造成誤差的原因可能是多方面的，可分別從儀器本身、操作過程等方面進行分析；
（2）改進后的實驗，步驟更簡便了，現象更直觀了，也有利于減小測量誤差，而且可多次連續(xù)測量，得出的實驗結論更有說服力；
（3）通過讀圖，用物體在空氣中的重力，減去當h=8cm時彈簧測力計的拉力，就可以得到它受的浮力．
點評：在這一實驗中，主要探究了浮力的大小與物體排開液體的關系，浮力的大小是通過稱重的方法得出的，這一點是本實驗的基礎．實驗中出現誤差是不可避免的，但我們卻可以通過改進實驗儀器、操作步驟等盡量減小誤差．同時，本實驗來考查了對相關坐標圖象的分析，學會分析此類圖象，對我們理解浮力大小與物體排開液體的多少、浸沒深度等的關系很有幫助．