阿基米德实验原理

南昌一中 邓永青

初中物理中浮力知识是一个重点内容，同时也是一个难点，这一章有很多物理规律可以通过实验的教学来进行说明，因此实验在浮力中有着特殊的地位和作用。下面我就浮力中的阿基米德原理实验及其变化谈几点个人的看法：

首先是对该实验的基本过程要清楚。如下图1所示，实验中 应先测出小物块（石块或金属块均可）的重力G物（如图1—A所 示）；同时测出一个空烧杯的重力G杯（如图1—B所示）；然后用 细线绑住物块，用弹簧测力计挂住物块缓慢浸入装满水的溢水杯 中，此时溢水杯中的水就会溢出，可用空烧杯接收被物块排开的

水，同时读出此时弹簧测力计的示数T（如图1—C所示）；接下

来再用弹簧测力计测出烧杯和水的总重力G’（如图1—D所示）；利用二力平衡知识分析可知：物体所受的浮力F浮＝G物－T，而被物体排开的液体的重力G排＝G’－G杯，通过对实验数据的比较可得出阿基米德原理：浸在液体中的物体受到液体对它竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体所排开的液体的重力，即F浮＝G排；

其次是对该实验中实验器材的要求能弄明白。实验中对所选用的物块有以下几种要求： ⑴物体必须不易吸水； ⑵物体必须不会溶于水；

⑶物体的重力必须要在弹簧力计的测量范围内； ⑷物体的宽度应小于烧杯口的宽度；

对于物体的密度是否一定要求大于液体的密度，这一点是可以不强调的。因为实验的目的只是为了证明F浮＝G排；若物体密度比液体小，物体就会漂浮在液面上而不会沉到液体中，好像用称重法不能测出它所受的浮力，但可以通过二力平衡知识得出F浮＝G物，只要测出了G物也就相当于测出了F浮，所以这一要求是不必要的；

同时对于物体的形状是否要求是规则的，这点也是不强调的，因为物体只要浸入装满水的溢水杯中就会有水排出，这与物体的形状没有关系，所以实验中对物体的形状的要求也是不必要的；

第三是对该实验中的变化及出现的问题要能处理好。在实验过程中，由于 条件的限制，有的时候可能是没有溢水杯的，那么怎么样用普通的小烧杯来替 代溢水杯的功能呢。这就要求我们对溢水杯的特点和小烧杯的特点能清楚的理 解：溢水杯的溢水口正好与杯内液面是相齐平的，只要有物体浸入液体中，就 有相应体积的液体会从溢水口溢出，而不会从其它地方排出；而小烧杯上虽然

有刻度但不能直接读出体积来，因为误差会太大；同时小烧杯有一个小的缺口

，当液体装满了烧杯时，液体就会从四周溢出，这样不易接收溢出的液体。若能使所用溢出的液体都从小的缺口处排出就能实验溢水杯的功能。所以可用一个小物块垫在烧杯的一端，使烧杯倾斜，且它的小缺口向下，当烧杯中液面超过小缺口时液体就会溢出，这就和溢水杯的原理一样了。（如图2所示）

若实验中要求在不测出浮力和排开液体重力的情况下来验证 阿基米德原理，可用如图3所示的方法来进行实验：第一步可在 弹簧下同时挂上物块和一个空烧杯，记下弹簧伸长的位置O（如图 3—甲所示）；第二步将物体浸入装满液体的溢水杯中，此时由于物 体受到浮力弹簧就会收缩一些，而高于原先的O位置（如图3—乙 所示），同时溢水杯中也会有液体溢出到小烧杯中，此时弹簧测力计 示数减小的量就是物体所受浮力的大小；第三步将溢出的液体倒入

到弹簧下挂的烧杯中，若发现弹簧又伸长到原来的位置O处（如图3—丙所示），说明加上被物体排开的液体的重力后弹簧又恢复到原位置，即可证明物体所受的浮力的大小就等于被物体排开的液体的重力的大小；

以上是我个人对阿基米德原理实验的一点认识，阿基米德原理做为浮力知识中一个重要的物理规律，蕴藏了很多知识也有着多种变化，这就需要大家平常多对问题进行分析，这样才能更好的理解这个物理规律，从而更好的学好浮力这一章节。