Question

水平实验桌上提供了如下的器材：平底试管1只（已知底面积为S），纸杯中装有适量的细沙，玻璃杯中装有适量的水，一架托盘天平，一根刻度尺，纸巾，药匙．请利用提供的器材设计实验，证明：在液体密度一定时，物体所受的浮力与排开液体的体积成正比．

Answer

器材中缺少弹簧测力计，因此实验的关键是如何用天平测出试管所受的浮力．用天平测出试管和沙子的质量，利用漂浮时F浮=G=mg计算漂浮时所受浮力．已知试管的底面积，用刻度尺测出试管的长和露出的长度，可求出排开液体的体积．
答：（1）用刻度尺测出平底试管的高度为h；
（2）用药匙向平底试管装入适量的细沙，用调好的天平称出试管与细沙的总质量m并记在表格中．
（3）将试管放在玻璃杯内并直立的在水中漂浮，静止时，用刻度尺测出试管露出水面外的长度L并记在表格中．
（4）从水中取出试管，用纸巾擦去试管侧壁上的水，在试管内适量增加细沙，用调好的天平称出试管与细沙总质量m并记在表格中．
（5）仿照步骤（3）和（4）再做四次实验，并用调好的天平称出试管与细沙总质量m；用刻度尺测出试管露出水面外的长度L并记在表格中．
（6）在实验过程中，将以上数据随时记录在表格中．
（7）用V排=S（h-L）计算试管漂浮时排开水的体积；用G=mg计算试管与细沙受的重力．将V排、F浮=G，记在表格中．

h/m
L/m
V排/m3
m/kg
F浮/N