浮力实验装置的改进

⑴ 图是一种牲畜饮水用自动装置的示意图．水箱底部有一出水孔，底盖A甲时顶住水箱的出水孔．一旦饮水槽水位

（1）此装置应用了压强、浮力、连通器、力的平衡等物理知识，例如，两个牲畜饮水槽利用了连通器原理；浮球c受到水的浮力．
（2）以ABC为一整体进行受力分析：
ABC整体受到重力、水箱及其中的水向下的压力和向上的浮力，
当浮球受到的向上的浮力大于底盖A、竖杆B和浮球C受到的重力及水箱中的水对底盖A向下的压力的合力时，底盖A会顶住水箱的出水孔．不再有水从水箱流入饮水池，
底盖A、竖杆B和浮球C受到的重力G=mg=（600×10^-3kg+400×10^-3kg）×10N/kg=10N，
水箱中蓄满水时，由公式p=ρgh及p=

F

S

得：
水箱中的水对底盖A向下的压力F=ρghS=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.6m×30×10^-4m²=18N，
由阿基米德原理，可得浮球受到的最大浮力F_浮m=ρ_水gV_排m=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-3m³=20N，
因为在水箱中蓄满水时，浮球受到的最大浮力（20N）小于底盖A、竖杆B和浮球C受到的重力及水箱中的水对底盖A向下的压力的合力（10N+l8N=28N），
所以，这个自动装置在水箱蓄满水时不能正常工作．
（3）第一种情况：从上述计算过程可以看出，该自动装置能正常工作的条件是要保证浮球受到的向上的浮力不小于底盖A、竖杆B和浮球C受到的重力及水箱中的水对底盖A向下的压力的合力，因此浮球受到的重力（质量）；浮球的体积；底盖A和竖杆B受到的重力；出水孔横截面积的大小等都是影响此自动装置能否正常工作的因素）
第二种情况：要使这个自动装置在水箱蓄满水时仍能正常工作，可以采取的改进措施有：①适当减小出水孔的横截面积；②适当降低水箱蓄满水时的水位高度；③保持浮球质量不变的情况下，适当增大浮球的体积；④在保持浮球体积不变的情况下，适当减小浮球的质量．

⑵ 同学们在学习“阿基米德原理”这节课上，仔细观察了老师所做的演示实验（如图l）．课后复习时，物理兴趣

（1）用弹簧测力计A测出物体C的重力为G，逐渐调高平台，使重物浸入水中，读出弹簧测力计A的示数F₁和弹簧测力计B的示数F₂，比较G-F₁和F₂的关系．
（2）对比图1、图2的两组实验可知：图2的实验中，把水变为红色是为了增加可见度；
使用可调节的平台，可以形象观察到物体排出液体体积的增大；
使用铁架台是为了固定弹簧秤方便老师讲解．
故存在的优点有：①溢水杯中加红色水，增加了可见度；
②能同时显示出物体所受的浮力大小和物体排开液体的重力大小，便于直观比较；
③调节平台F的高度还可以观察到物体受到的浮力随排开液体的体积的增大而增大；
④弹簧上端固定住铁架台上，弹簧测力计示数更稳定
⑤薄塑料袋不计质量，弹簧测力计B的示数直接反映物体所受的浮力大小，操作简便；
⑥上课时不用老师拎着弹簧测力计读数，便于老师的讲解．
故答案为：①溢水杯中加红色水，增加了可见度；
②能同时显示出物体所受的浮力大小和物体排开液体的重力大小，便于直观比较．（上面的任意2条即可）
（3）如图：

①用弹簧测力计测出石块的重力G，
②在量筒中装入适量的水，测出水的体积V₁；
③将石块浸没在量筒中，读出弹簧测力计的示数F，读出此时水的体积为V₂；
验证：若G-F=ρg（V₂-V₁，）则阿基米德原理成立，反之则错误．