物體所受浮力和排開水重相等嗎

范忠海

如圖1所示.將易拉罐按入裝滿水的燒杯中，會明顯感受到易拉罐受到向上的力的作用.這個力就是浮力.易拉罐浸入水中的同時，會排開和浸入體積相同的水.那么易拉罐所受浮力的大小與排開的水所受的重力有什么關(guān)系呢？它們是否相等？還是讓我們用實驗來探究一下吧.

實驗過程

浸在液體中的物體受到液體對它豎直向上的力.這個力叫作浮力.物體所受重力的方向是豎直向下的，而受到浮力的方向是豎直向上的.因此我們可以利用彈簧測力計，通過稱量物體浸入水中前后所受拉力的差值計算出浮力大小.在測量浮力的同時，將物體所排開的水收集到小桶中，用彈簧測力計測量小桶和水的總重，然后減去事先測得的空桶重，就可以得到排開水所受的重力，最后將物體所受浮力和排開水所受的重力進行比較，就可以得到探究實驗的結(jié)論，實驗過程如表1所示，

實操中的注意事項

本實驗是中考物理實操實驗中的選考實驗，涉及鐵架臺、彈簧測力計、溢水杯等多種實驗器材的使用.鐵架臺、彈簧測力計在以往的實驗中已經(jīng)多次涉及，而溢水杯的使用在物理實驗中屬于首次.在本實驗中需要注意以下幾點.

1.溢水杯是一種化學(xué)反應(yīng)容器，形似燒杯（如圖2），在杯體上端有導(dǎo)管和外界連通.一旦杯中液體的液面高于溢口處.液體就會從導(dǎo)管排出，最終液面和溢口處相平.本次實驗過程中要確保溢水杯中水面剛好到達溢口處.實驗前可將較多水倒人杯中，待多余的水從導(dǎo)管排出，水面靜止后可以進行實驗.

2.溢水杯中盛滿水時.稍有晃動水就會從導(dǎo)管流出，為了避免這種情況，要先搭建鐵架臺.將溢水杯放置在鐵架臺底部之后再向杯內(nèi)注水.注滿水后.不能再調(diào)整溢水杯位置.

3.實驗過程中.若溢水杯沒有盛滿水就將小石塊浸入水中.就會使得溢出水的體積小于小石塊浸入水中的體積.導(dǎo)致所測量排開水所受的重力偏小.最終會造成實驗數(shù)據(jù)不準確，增大實驗誤差.

在整個實驗過程中.要注意實驗步驟的先后順序.如果先測小石塊受到的浮，再測小石塊所受重力，小石塊上面沾有水，會導(dǎo)致所測小石塊所受重力偏大，影響實驗的準確性，同理.在計算溢出水所受的重力時.應(yīng)該先測量出空水桶所受的重力.如果將桶中水倒掉再測量桶重.這樣桶中殘留的水會使所測桶重偏大，影響實驗結(jié)果.

另外.有些同學(xué)選擇將小桶中的水倒入量筒中測量水的體積，然后通過計算得出小石塊排開水所受到的重力.這種實驗方法不可取.因為難以保證將全部溢出的水倒人量筒中.最終會導(dǎo)致所測小石塊排開的水重偏小.造成實驗誤差.實驗完成后要及時將實驗結(jié)論填入表格中，并整理好實驗器材.

分析討論

1.小石塊“浸在”水里包括“全部浸入（即浸沒）”和“部分浸入”兩種情況，在實驗中兩種情況均不影響探究實驗結(jié)果.為了減小實驗誤差.可以采取以上兩種方式分別進行實驗，需要注意的是.要確保在彈簧測力計穩(wěn)定的情況下進行讀數(shù).

2.本實驗探究的是“物體所受浮力和排開液體所受重力”的關(guān)系，我們還可以選用鹽水、酒精等其他液體進行多次探究，從而驗證實驗結(jié)論的普遍性.

3.本實驗所探究的結(jié)論即為阿基米德原理，根據(jù)阿基米德原理的導(dǎo)出式F浮=p液gv排，不論物體是浸沒還是部分浸入在液體里，都受到浮力.對于同一物體而言.浸沒時受到的浮力大小只和液體的密度及物體所排開液體的體積有關(guān)，與物體的形狀、密度、浸沒在液體中的深度及物體在液體中的運動狀態(tài)等因素?zé)o關(guān).阿基米德原理對物體浸入氣體中所受到的浮力也同樣適用.

責(zé)任編輯 林洋