一题通关
小李想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。


基础设问
(1)实验步骤如图1所示，(甲)、(乙)、(丙)、(丁)中的弹簧测力计的示数分别为$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$，物体受到的浮力$F_浮=$。
(2)小李利用三个不同物体a、b、c进行实验探究，实验数据如下表：
分析表中物体a、b的实验数据，小李得出的结论是。
(3)小李在探究物体c所受浮力的实验中，排除各种测量误差因素的影响，发现物体c排开水的重力明显小于它所受浮力，请分析实验操作中造成这种结果的原因：。
拓展设问
(4)小张利用身边的器材对小李的实验进行改进：两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材，装置如图2所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到弹簧测力计A的示数逐渐，弹簧测力计B的示数逐渐。若弹簧测力计A的示数变化量为$\Delta F_A$，弹簧测力计B的示数变化量为$\Delta F_B$，则它们的大小关系是$\Delta F_A$(选填“＞”“=”或“＜”)$\Delta F_B$。
(5)针对两种实验方案，小张实验装置的优点是。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化，实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化

1. $F_1-F_3$
2. 物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力
3. 将物体c浸入水中之前，溢水杯中没有加满水(或排开的水没有全部流入小桶)
4. 变小 变大 =
5. B

【分析】
本题围绕“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验展开，需结合称重法测浮力、阿基米德原理、实验误差分析及装置改进等知识点解题：
1. 第(1)问利用称重法，通过物体重力与浸在液体中测力计示数的差计算浮力；
2. 第(2)问分析实验数据，对比浮力与排开液体重力的大小得出结论；
3. 第(3)问排开液体重力偏小，需考虑排开的水未全部收集的操作误差；
4. 第(4)问根据重物浸入时浮力变化判断测力计示数变化，结合阿基米德原理分析示数变化量的关系；
5. 第(5)问对比两种实验装置，分析改进装置的优点。
【解析】
(1) 称重法测浮力：物体在空气中的重力为甲图弹簧测力计示数$F_1$，物体浸没在液体中时弹簧测力计示数为丙图的$F_3$，因此浮力$F_浮=F_1-F_3$；
(2) 分析物体a、b的实验数据，计算可得物体所受浮力等于其排开液体所受的重力，故结论为：物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力；
(3) 排开液体重力明显小于浮力，说明排开的水未全部流入小桶，实验操作中可能是溢水杯未加满水，导致物体浸入时排开的水未完全溢出流入小桶；
(4) 重物浸入水中时，受到向上的浮力，弹簧测力计A的示数为重物重力减去浮力，因此示数逐渐变小；排开的水流入薄塑料杯，弹簧测力计B的示数等于排开水的重力，故示数逐渐变大；根据阿基米德原理，浮力等于排开液体的重力，因此A的示数变化量$\Delta F_A$等于B的示数变化量$\Delta F_B$；
(5) 选项A错误，弹簧测力计A的示数是重物重力减去浮力，并非浮力大小；选项B正确，实验器材为生活化物品，可同步观察两个测力计的示数变化，故选B。
【答案】
1. $F_1-F_3$
2. 物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力
3. 将物体c浸入水中之前，溢水杯中没有加满水(或排开的水没有全部流入小桶)
4. 变小；变大；=
5. B
【知识点】
阿基米德原理、浮力的测量、实验误差分析
【点评】
本题为初中力学核心实验题，全面考查阿基米德原理的探究过程，涵盖实验操作、数据结论、误差分析及装置改进，能有效检验学生对实验原理的理解与应用能力，是浮力部分的典型考查题型。
【难度系数】
0.6