探究物体浮沉的条件实验实验设计实验目的：通过改变物体受到的重力和浮力，探究使物体上浮和下沉应满足什么条件。实验原理：二力平衡、阿基米德原理。实验器材：土豆、苹果、盐、铁钉若干、水、容器。设计实验：把土豆和苹果一起放在水里，小盼注意到土豆在水中下沉，而苹果是漂浮在水面上的。他把苹果浸没在水中，一松手，苹果又向上浮起。能让苹果在水中下沉，让土豆在水中上浮吗？他决定试一试。土豆在水中下沉，就是土豆在水中要向下运动；苹果浸没在水中，要上浮，就是苹果在水中要向上运动。物体的运动情况不同，自然是它们的受力情况不同。它们在水中都受到两个力──自身的重力和水给的浮力。因此，要改变它们的浮沉情况，可以从改变它们受到的重力和浮力入手。进行实验：小盼给苹果扎上几枚铁钉，发现原本在水面漂浮的苹果下沉了。他在水里加一些盐，发现原来沉在水底的土豆向上浮起，最后漂浮在水面上。小盼还发现，如果控制铁钉和盐的数量，浸没在水里的苹果和土豆还可以保持静止，既不上浮，也不下沉（这种情况叫悬浮）。分析论证：给苹果扎上几枚铁钉，就是增大苹果受到的重力。当苹果受到的重力大于它受到的浮力时，苹果下沉。在水里加一些盐，增大了液体的密度，所以能增大土豆受到的浮力。当土豆受到的浮力大于重力时，土豆上浮。当土豆露出液面后，随着上浮，土豆排开液体的体积逐渐减小，受到的浮力就逐渐减小，当浮力等于土豆的重力时，土豆不再上浮，于是漂浮在水面上。得出结论：浸在液体中的物体，其浮沉情况取决于物体所受到的浮力和重力的大小。当物体浸没在液体中时，若重力大于浮力，则物体下沉；若重力小于浮力，则物体上浮；若重力等于浮力，则物体悬浮；当物体漂浮在液面上时，它所受到的重力等于浮力。交流评估：小盼在进行上述实验时，是凭感觉得出的结论。这种只凭感觉得出的结论，可能不太可靠。如果我们把重力和浮力测量出来并进行比较，结论就可靠了。下面是小盼和他的实验小组进行的实验。为了便于实验，他们对实验做了调整，即探究苹果上浮的条件和土豆下沉的条件。（1）探究苹果的上浮条件（为便于实验，可以先把苹果切成合适的大小和形状）①测量苹果的重力：用弹簧测力计测出苹果的重力。②测量苹果受到的浮力：小盼在量筒中放入适量的水，把苹果放在水中，用一根细针使苹果浸没在水中时，测出苹果排开水的体积，用阿基米德原理求出浮力。③通过比较苹果的重力和受到的浮力，可知物体上浮的条件。（2）探究土豆下沉的条件（为便于实验，也要把土豆切成合适的大小和形状）①测量土豆的重力：用弹簧测力计测出土豆的重力。②测量土豆受到的浮力。方法1：称重法。用弹簧测力计测出的土豆重力减掉土豆全部浸没在水中时弹簧测力计的示数。方法2：阿基米德原理法。小盼在量筒中放入适量的水，让土豆浸没在水中，测出土豆排开水的体积，用阿基米德原理求出浮力。③通过比较土豆的重力和受到的浮力，可知物体下沉的条件。 |
