师：今天我们学习物理人教版第10章浮力第2课，实验验证决定浮力大小的因素。回顾前面知识，浸在液体中的物体受到向上浮力，根据公式$f_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可知，浮力大小跟液体密度、物体排开液体体积有关。液体密度越大，物体排开液体体积越大，浮力也越大。下面我们利用实验验证它们之间的关系。首先验证浮力大小跟物体排开液体体积的关系，先来设计实验方案。由于浮力影响因素有两个，设计实验要用控制变量法，请同学们根据实验目的分析，在实验中要控制什么物理量不变，改变什么物理量？
生：要控制液体密度不变，改变物体排开液体的体积。
师：那如何控制液体密度不变？
生：可以用同种液体做实验。
师：怎么改变物体排开液体的体积？
生：拉着物体，使物体进入液体的体积逐渐增大。
师：由于要验证浮力跟物体排开液体体积的关系，所以还需要知道浮力大小。那实验中要如何判断浮力大小？
生：物体浸在水中静止时，受力分析得$f_{浮}+f_{拉}=G$，测出$G$和$f_{拉}$大小，便可知$f_{浮}$大小。
师：同学们分析得特别好。根据以上分析，需要用到的器材有物体、水、容器以及弹簧测力计。下面我们利用上述方案进行实验，实验中用到的圆柱体体积约为100立方厘米。请同学们注意观察并记录圆柱体的重力$G$，以及当物体排开液体体积分别为25、50、75、100立方厘米时，弹簧测力计的示数。用手拉住弹簧测力计的拉环，在竖直方向上观察指针是否指在零刻度线处。若没有，要进行调零后，将物体挂在弹簧测力计的挂钩上，读出此时的示数为1.2牛。将物体浸入水中，使物体排开水的体积约为25立方厘米，读出此时弹簧测力计的示数为0.95牛。增加物体排开水的体积，使物体排开水的体积约为50立方厘米，读出此时弹簧测力计的示数为0.7牛。继续增加物体排开水的体积，使物体排开水的体积约为75立方厘米，此时测力计的示数为0.45牛。使物体完全浸没，排开水的体积约为100立方厘米，此时测力计的示数为0.25牛。实验完毕，整理器材。下面分析实验数据，根据$f_{浮}+f_{拉}=G$，可得$f_{浮}=G - f_{拉}$，重力减去弹簧测力计的示数就是浮力大小。用1.2牛的重力减去测力计的示数，可以算出浮力分别为0.25牛、0.5牛、0.75牛以及0.95牛。对比数据可以看出，浮力大小跟物体排开液体的体积有关，液体密度不变时，物体排开液体体积越大，浮力越大。完成验证。除了上面方案外，同学们还想到了其他方法，我们一起来看看是否可行。下面是小冰同学设计的实验方案，实验中控制了液体密度不变，也改变了物体排开液体的体积。那能否判断浮力大小？
生：不能，物体静止时受力分析得$f_{浮}+f_{支}=G$，$G$不变，但无法比较支持力大小。
师：实验思路虽然正确，但方案无法具体实施。若要进行实验验证，有没有改进方法？请同学们回顾压力产生原因的实验，想一想可以用什么来反映力的大小？
生：我知道了，可以用橡皮泥、海绵等物体的形变程度来反映力的大小。
师：很好，用橡皮膜托着物体，由于物体受到的支持力和橡皮膜受到的压力是一对相互作用力，因此可以通过观察橡皮膜的形变程度来反映物体所受支持力大小。这个想法可行。小冰同学利用橡皮膜进行实验，但是又有新问题，他发现上下移动橡皮膜位置来改变物体排开液体体积不好操作，可以怎么改进？
生：固定橡皮膜的位置，放上物体后往容器中加水，使物体浸入水中的体积增加。
师：很好，既然橡皮膜不好移动，那就将它放置在容器底部。放上物体后，通过加水来改变物体排开液体的体积。下面一起来观看实验过程，请同学们注意观察，当物体排开液体体积增大时，橡皮膜的形变程度如何变化？
生：实验中，当物体排开液体体积增大时，橡皮膜的形变程度变小，说明支持力减小。根据公式$f_{浮}+f_{支}=G$，$G$不变，$f_{支}$减小则$f_{浮}$增大。由此可以得到结论，液体密度不变时，物体排开液体体积越大，浮力越大。同样完成验证，那还有什么方法吗？
师：小雨同学在做实验时，发现他选的物体会漂浮在水面上，所以想到可以将物体向下压来改变物体排开液体的体积。我们一起来分析小雨同学设计的实验方案，方案中控制了液体密度不变，也改变了物体排开液体的体积，那能否判断浮力大小？
生：不能，物体压入水中静止时受力分析得$f_{浮}=G + f_{压}$，但用针去压物体无法知道$f_{压}$大小。
师：那用什么方法可以知道压力大小呢？
生：可以用手压木块去感受手给木块的压力大小。
生：用重力不同的物体将木块压入水中。
师：有一种推拉式的电子测力计，可以用来测量压力，我们用它来进行实验。请同学们观看实验过程。开机在数值方向上调0。用推拉式的电子测力计对手施加一个压力，可以看到测力计的示数发生变化。用测力计将物体压入水中，使物体排开水的体积较小，此时测力计的示数为0.80牛，增加物体排开水的体积，此时测力计的示数为1.20牛，继续增加物体排开水的体积，测力计的示数增加，此时为1.58牛。