“探究浮力大小影响因素”实验的改进

魏菊萍

[摘 要]探究浮力大小的影响因素是一个重要的实验，能有效帮助学生理解影响浮力大小的因素，对浮力这节的教学有重要作用。在实际教学中，教师可将该实验设计为家庭实验，以提高学生学习物理的兴趣和自主学习能力。

[关键词]浮力；探究；家庭实验

[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2017）32004602

浮力是初中物理的难点和重点内容，每当学到影响浮力大小的因素有哪些时，学生常会对以下因素对浮力的影响感到模糊不清：1.物体浸入液体的深度；2.物体的体积；3.物体排开液体的体积；4.物体浸入液体的体积；5.液体的密度；6.物体的质量；7.物体的密度；8.物体的重力。虽然在课堂教学中教师运用相关的理论知识，结合生活实际进行了严密推理，或通过实验进行了必要的演示，但有不少学生，由于生活经验不足或是上课时，精力不够集中，课堂教学中的论证、演示过程，并不能给学生留下深刻的印象，从而阻碍学生对前后知识点的融会贯通。

美国华盛顿国立图书馆墙上写有三句话：“我听见了，但可能忘掉；我看见了，就可能记住；我做过了，便真正理解了”。突破疑点，动手实验是最好的办法，为此教师可设计该家庭实验，让学生利用日常生活中的物品进行相关实验。在初中物理《浮力》教学中，可将《探究影响浮力大小的因素》设计成家庭实验，布置给学生，让学生在家利用日常生活中的物品进行实验，探究影响浮力大小的因素，以帮助学生深刻理解浮力知识。此外，本实验是浮力第二课时的内容，通过本实验还可复习上节课学习的浮力测量方法——称重法。实验所需器材及过程如下。

【器材准备】

细线若干、量程为5牛的弹簧测力计1个（可向教师借）、相同型号的墨水瓶2个、透明的大矿泉水瓶2个、泥沙若干、弹珠若干、蔗糖若干、清水。

器材处理：

1.制作液体容器：将2个透明矿泉水瓶剪去上部瓶口，保留大部分的瓶身，撕去表面的包装膜。

2.制作沉水重物：取两个相同的空墨水瓶，一个装满清水，另一个装满泥沙和弹珠，盖紧瓶盖。

3.在墨水瓶頸处绑上细线，方便测力计勾住墨水瓶，用称重法测量浮力。全部器材如下图所示。

【实验过程】

猜想：物体排开液体的体积就等于物体浸入液体的体积。

实验1：用弹簧测力计钩住盛满清水的墨水瓶，缓慢浸入装有适量清水的去盖矿泉水瓶中，直至浸没，并加大深度，观察测力计读数变化。

现象描述：测力计读数逐渐变大，至重物完全浸没后，测力计示数稳定不变。

分析：浸没后，加大深度，但弹簧测力计的示数大小不变，说明“物体浸入液体的深度与浮力大小无关”；弹簧测力计的示数只在物体完全浸没前才变化，说明浮力与物体排开液体的体积有关。

实验2：将同一个盛满清水的墨水瓶，依次浸入装有等量的糖水和清水的瓶中，其中糖水的密度为1.23g/cm3，直至浸没，观察测力计读数变化，记录数据并完成下表。

实验分析：对比发现，在不同密度的液体中，物体所受浮力大小不同，且液体密度大，物体所受浮力也大。说明浮力大小与液体密度有关，且液体密度与浮力大小呈正相关关系。

实验3：将两个分别盛有清水和糖水的墨水瓶，依次浸入到同一个装有适量清水的容器中，直至浸没，观察并记录测力计读数，完成下表。

实验分析：对比发现，两组实验中所测得浮力大小相等，说明浮力大小与物体的质量、密度或重力三个因素无关。

综合上述分析可知，物体所受浮力大小仅与物体排开液体的体积（或是物体浸入液体的体积）和液体的密度这两个因素有关，而与物体的体积、物体浸入液体的深度（物体完全浸没后）、物体的质量、物体的密度等因素无关。

【实验亮点】

1.实验所需器材来自日常生活，人人能做。

2.沉水重物的选择和设置。要在家里演绎出课堂实验的效果，沉水重物的选择和设置是本实验的关键。

在研究浮力大小与物体排开液体体积的关系时，为使效果明显，应控制物体排开液体的体积，在实验过程中有较大的改变。本实验选取空的墨水瓶为实验器材进行实验。墨水瓶瓶身较大，完全浸没时排开液体的体积大，能满足实验所需。而通过往墨水瓶中填充清水或弹珠和沙子等不同物体，则可灵活改变物体的质量、平均密度。在研究物体的质量对浮力大小的影响时，可设置如下对照实验：取两个相同的空墨水瓶，一个装满清水，另一个装满泥沙和弹珠（尽量装入较多的弹珠，直至塞不进为止，再用细沙填满瓶内空隙）。这样，物体的质量、平均密度更大，便于实验对照。

3.制作与纯水密度相差较大，而且在生活中容易获得的液体。

在以往的实验中，是通过食盐来改变液体密度的，但因为在常温下浓盐水密度是1.1g/cm3左右，与纯水的密度1.0g/cm3相差不大，若重物体积小，同一重物在两种液体中所受浮力相差较小，会导致实验现象不明显，也就不能很好地反映液体密度对浮力大小的影响。

为了使实验现象更明显，就需要用密度与水的密度相差较大的液体。通过查液体密度表可知，常温下酒精、汽油等液体密度与纯净水密度相差较大。但这些材料，学生不容易获得。盐水密度比纯水大，可联想到糖水密度也应该比纯水大。蔗糖在生活中容易获得，若糖水密度比纯水大得多，就能满足实验所需。经实验测量，按照水与蔗糖1∶1的质量比配制溶液，蔗糖溶解较快且完全溶解，溶液密度可达1.23g/cm3，实验现象较明显。

【实验感悟】

配制1.31g/cm3的饱和糖水，费时、费力、费糖，推荐给学生进行家庭实验，不是一个很好的建议。于是，在溶液配制时，应在尽量简单和溶液密度尽可能大的前提下，配制溶液，经实验发现，按照水与蔗糖1∶1的质量比配制溶液，蔗糖溶解较快，且完全溶解，溶液密度可达1.23g/cm3，满足实验要求，实验现象明显，故可推荐给学生，让学生按照水与蔗糖1∶1的质量比配制，进行实验。

[ 参 考 文 献 ]

刘文武.对“探究影响浮力大小的因素”实验的改进[J].湖南中学物理，2011（2）.

（责任编辑 易志毅）