用弹簧秤巧示阿基米德定律

1 问题的提出

阿基米德定律是初中物理教学难点、重点，教材中所示方法并不直观，演示步骤多，学生思维跨度大，不利于学生理解接受。笔者依据浮力的原理，设计了新的实验装置，采用简单直观的方法，效果良好，介绍如下。

2 理论依据与设计思想

其理论依据是

（1）牛顿第三定律――作用力与反作用力。将浮力转化为对液体的压力，比较浮体对液体的压力与排开液体的重量大小。

（2）阿基米德定律――浮力大小与排开液体重量大小的等值性。

实验演示应体现简单、直观、生动，定律本质上是比较“浮力大小（等于浮体对液体的压力）”和“排开液体的重量大小”，演示时应尽可能将二量直观体现出来，并形象地比较结果，这样能大大帮助学生理解。

在实验中将阿基米德定律中“浮力大小”与“排开液体重量大小”比较转化液体受到的压力与浮体排开液体的重量大小的比较。同时二量的比较是动态的和实时的。

3 实验方法

（1）器材与设计如图1：

（2）操作方法

（1）按图1装置连接，由于弹簧秤反应灵敏，溢水杯质量应严格相等，因此，圆柱体、溢水杯、乳胶管、玻璃管应事先作好浸水处理以防排水时吸附水影响弹簧状态，操作时可在盛满水的溢水杯中加水，使水从溢水杯中通过乳胶管及玻璃管溢出，使水路作好浸水铺垫。

（2）如图1所示，取密度小于水的物体（如木块），直接缓慢放入溢水杯中，水从溢水杯中溢出进入小烧杯中，静置后，弹簧指针的位置没有变化，说明木块受到的浮力（与木块对水的压力是一对作用力和反作用力）与排开水的重量是相等的，由此验证阿基米德定律。

（3）取密度大于水的圆柱体，按图2所示悬挂并调节铁架台横杆的高度，圆柱体受到的浮力与圆柱体对水的压力为一对作用力与反作用力，浮力大小可通过圆柱体对液体的压力来显示，此时被排开的水从溢水杯中溢出进入小烧杯中，静置后弹簧秤指针位置不变，由此说明圆柱体所受浮力大小与排开的液体的重量大小是相等的。

（4）调整圆柱体系挂在铁架台横杆上的高度，改变圆柱体浸入水中的深度，浮力大小改变，橡皮筋伸长量亦随之变化，排开水的重量大小亦随之改变，弹簧秤指针位置仍然保持不变。

4 小结

设计方法简单、直观、生动，溢水杯中液体上面受到的压力增大多少，溢水杯内排开的溢水重量就会增加多少，令人耳目一新，有利于推广。同时取材方便，使用的全部是实验室的常规仪器，操作可做到一步到位。“浮力大小”与“排开液体重量大小”可作同时、动态比较，一目了然。比较结果直接通过弹簧秤指针位置来说明，无需象教材那样用弹簧秤秤来秤去，然后再去定量比较，作出结论。

：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文