“浮力”演示器
“浮力”的概念，课本上是用假设和推理的方法引出的，比较抽象。
为此，我们制作了一个简易的浮力演示教具，简明直观，效果较好。整个演示教具的装置。
制作方法是选用密度较大的木料，截成每边约6cm的正方体(能放入大玻璃筒内)，木块上下两面要平整，各开通气孔A、B和A′、B′(剖面如图2)，在通气孔的B、B′端各紧嵌入一段短金属管，另一侧面装上一个可操纵木块转动的金属杆(图3)。
A、A′面上各放置厚度在05mm左右的橡皮膜一块。另用10～15mm厚的平整铁片作两块盖板，盖板中心开3cm的圆孔，四角边各钻木螺丝小孔，以备将盖板和橡皮膜压紧在木块面上。微小压强计可用现成的教具，或制成如图1所示的双管微小压强计，灌入不同颜色的液体，以加强对比和可见度。为了便于调整液面相平，在背面装置三通管和活塞开关。
只要稍拉开活塞，压强计即与大气相通。当然，在整个装置中，如果更简便些，用一只微小压强计也可演示。
这一教具可用于下列演示：
(1)浮力产生的原因。演示时把正方体浸没在盛有水的玻璃筒(或玻缸)中，置橡皮膜于上下两面，由于下面受到液体向上的压力比上面受到向下的压力大，这个压力的差就是水对这物体的浮力。在两个压强计上则显示出液体的高度差。转动正方体，使橡皮膜位于两侧面，由于液体作用在两侧面上的压力彼此平衡，不存在压力差，即无浮力。在两个压强计上显示出两液柱的高低相等。
(2)验证浸没在液体中的物体所受到的浮力跟它在液体中的深度无关。演示时先使浸没在水中的正方体固定在某一深度位置，观察两压强计上的高度差是多少，然后增加正方体浸入水中的深度，可以看到两个压强计上的液柱也随之发生升降变化，但两者之间的液柱高度差是一个定值，即浮力不变。
这一教具除气密性要求外，橡皮膜的松紧度与反应在压强计上的压强变化有很明显关系，因此要选用弹性好的薄橡皮膜，并应在演示前调整好上下两面的松紧度，这样就一定能取得预期的教学效果。
物体沉浮实验的改进
“物体的沉浮条件”的演示实验，可以取两张烟盒的铝箔(最好除去内层衬纸)，代替课本中所采用的铝皮。
演示时先说明这是铝制的箔，铝的密度是27×103千克/米3，大于水的密度。根据前面讲的物体浮沉条件。当ρ液＜ρ物时，F浮＜G物，物体下沉，可知铝箔放入水中时应是下沉的。再把一张铝箔对折几下，用手捋平，以除去其中残存的空气。把它竖起来放入盛水的大口玻璃容器中，铝箔果然下沉了。接着放第二张铝箔，事先将其折成小船(若有把握，干脆当堂用第一张铝箔折成小船则更好)。说明两张铝箔是一样的之后，把小船放入容器，小船不但不沉，还能装载几支粉笔。趁热打铁，引导同学们根据阿基米德定律得出结论。最后，让同学们观察，每多加一支粉笔，小船就往下多浸一些，又能引出下一段内容——轮船的排水问题。
这样改动有以下好处：①材料容易收集；②学生一般都折过小纸船，易理解、有兴趣；③学生有条件回家重做这个实验；④改进后的实验承上启下，使课文内容衔接更紧。
两个“浮力产生的原因”简易实验装置
实验1
(1)结构与制作
①中号彩色气球1个，灌入少量水，稍稍吹气，使其能鼓起成水滴形，用线紧紧扎住，不能漏气，放入水中能漂浮在水面。这样该简易装置的主要部件——软体浮子就制成了，吴兆铨老师的设计如图5。
②中号无色透明的圆柱形矿泉水塑料瓶1个，把瓶底截去，在瓶底截口处，用塑料硬线做一个三脚搁架，如图6。
③125升无色透明的塑料可乐瓶1个，将颈部截去，并将瓶底黑色塑料瓶托的上部截去，仅留下与圆形瓶底粘合部分。
④彩色吹塑纸圆环1个，刚好能放置于大小两瓶之间，作为大瓶水位的标志圈，如图8。
(2)实验操作①先将软体浮子放入水中，浮子浮在水面上。
②再将软体浮子放入倒置的小瓶瓶内，注入水到某一位置，这时软体浮子受到水的压强、压力作用与瓶颈密帖，浮子底部无水，不受到浮力作用。
③把小瓶放入大瓶内，三脚搁架搁在大瓶口上，使小瓶悬挂在大瓶内。
④向大、小瓶之间的夹层中徐徐注水，彩色吹塑纸标志环浮在水面上并逐渐上升。
(3)特点和效果
①现象明显，提高了实验的可信度和成功率。由于用彩色气球做成的水滴形软体浮子，在水的压力作用下，与瓶壁间是软接触，确保密帖，不漏水，实验次次成功。
②实验过程易于观察。由塑料硬线搁架和彩色吹塑纸圆环分别作为内外两个水面的标志线。使实验过程清楚明了，易于观察。
③制作塑料硬线搁架，使内外两个瓶方便地套在一起，使实验操作较为方便。
④整个装置，取材容易，制作简单，效果明显。
⑤当隔层中的水面升至一定高度时，软体浮子在浮子力的作用下，快速上浮在水面上。
实验2
(1)实验器材用两只色彩不同的乒乓球如图10替代软体浮子，其余装置同上不变。
(2)实验操作
①将两只乒乓球先后投入如图11的塑料矿泉水瓶中，一个在瓶口的正上方，另一个叠在一边；②向装有两只乒乓球的倒置的塑料瓶中，快速注水，这时叠在上面的乒乓球就飘浮在水面上，另一只仍在瓶口没动，水从瓶口向下流出，如图12；③将小瓶放入大瓶内，三脚搁架搁在大瓶口上，使小瓶悬挂在大瓶内，如图13；④小瓶里的水不断流入大瓶内，小瓶的水面不断下降，大瓶的水面不断上升。这时可向小瓶再补充适量的水，使小瓶水面上的乒乓球与瓶口的乒乓球保持一定的高度差，如图13；⑤当大瓶中的水面升至一定高度时，瓶口的乒乓球在浮力的作用下，快速上浮在水面。
(３)特点和效果
①不用软体浮子，制作更为简单；②效果明显，可信度高，成功率达百分之百。
结构与制作
①将长方形的矿泉水透明塑料瓶的瓶底截去。
②用一块长12厘米、宽6厘米的透明软塑料片(在可乐瓶上截取)卷成小圆筒，并用透明胶带粘住；再将小圆筒插入矿泉水瓶的瓶口15厘米左右粘住。
③准备两只不同颜色乒乓球作浮子。
实验操作
①演示乒乓球是浮在水面上的。将两只乒乓球依次放入瓶中，向瓶中快速注满水。这时，一只乒乓球浮在水面上，另一只乒乓球却沉在水底，同时有水从筒口向下流出。
②用手掌堵住筒口，筒内的水不再流出，水面逐渐升高。将瓶颈处乒乓球的下部接触水面的瞬间，乒乓球迅速上浮并漂浮在水面上。
特点和效果
①制作简单，效果明显，实验确保成功。由于加长了瓶颈的长度，延长了观察现象的时间，大大地增强了实验的可信度，充分利用学生的好奇心理，极大地激发了学生的兴趣。
②取材方便，学生也极易仿制并操作，使“浮力产生的原因”不言而喻，比较浅显地分解了教学难点。
在空气中演示和验证阿基米德定律
阿基米德定律的实验演示和验证有多种方法。在现行的中学物理教材和教学参考书中，这个实验几乎都是在液体中完成的。阿基米德定律也适用于气体的实验演示和验证，一般学校都不做，师生总感到美中不足。以下我们将介绍一种在空气中演示和验证阿基米德定律的实验方法，所用的实验装置十分简单，做演示实验时，演示过程清晰、直观、生动、易于启发学生的思维，做定量验证实验时，操作方便，实验结果有一定的精度，能满足学生的分组实验要求：
在空气中演示阿基米德定律选用一只洗净干燥的墨水瓶(约60毫升)和一个能塞紧瓶口使其不漏气的橡皮塞，在橡皮塞上插一根长约25厘米，内径约3毫米的玻璃管(或细竹管)，玻璃管一端栓一只压瘪的气球，另一端通入瓶内。在橡皮塞上再插一只注射器的针头，针尖与瓶内连通，做成。
实验前，取下瓶塞，将颗粒状的碳化钙(CaC2)装入墨水瓶内，用瓶塞压紧并把抽了水的注射器插在瓶外的针头上，然后将整个实验装置放在J0108演示天平上，调节天平使指针刚好对准左边的起始刻度线。
实验时，把注射器内的水压进瓶内一些(手随后离开天平)，学生能看到水和碳化钙反应生成的乙炔气体使气球慢慢膨大，天平的指针随着气球体积的增长而慢慢偏转，而且体积的变化与天平指针的偏转是连续的。
在上述实验中，放在天平托盘上的整个装置在实验过程中总质量没有发生变化，而是随着气球体积的逐渐增大(也就是整个装置的总体积逐渐增大)，天平的平衡发生了变化，读数减小。因此，我们能得出结论：“浸在空气中的物体(整个实验装置)受到了向上的浮力作用。”
这个简易装置还能重复演示多次，第一次演示完毕后，由于水和碳化钙反应已经结束，没有乙炔气体生成，气球停止膨胀。这时重新调节天平指针(移动游码即可)，使指针对准左边的起始刻线，把注射器内的水再压进瓶内一些，又可以重复上述演示。
演示时，我们用了约20克碳化钙，重复演示了3次，指针均能保证满偏，每次的用水量约为5ml、7ml、12ml，为了适合课程的讲授，演示实验的时间还可以控制，我们将注射器内的水换成盐水，随着盐水浓度的改变，气球被吹大的时间随之改变，学生能清楚的看到气球慢慢增大，随着浮力的慢慢增加，天平指针慢慢偏离平衡。
在空气中验证阿基米德定律
将图20中的墨水瓶换为塑料制的大饮料瓶(约1000毫升)，气球用玩具软塑料球(体积一定，直径约27厘米)，天平改用J-E-0103物理天平(称量500g、分度值50mg)，其他不变，构成了验证阿基米德定律的实验装置。
实验时，先压瘪塑料球，用天平称量出装置的质量m1，随后把注射器内的水压入瓶内，玩具塑料球被乙炔气体慢慢吹大，当吹到体积不再增大时，用天平称量出这时装置的质量m2，再测出塑料球的体积V2球。由此求得整个实验装置体积变化后所受到的空气浮力为：
(m1-m2)g=ρ空气g(V1-V2)=ρ空气gv球(1)塑料玩具球的体积可以用卷尺直接测量出周长换算，也可以用注水法测定。用注水法测量时，先将球压瘪，用适当的细导管向球内灌水，当水快装满时，将球放入盛水的大容器中，再用注射器直接向球内灌水，直到气球鼓胀为止，随后将水倒进大容量的量杯，测出水的体积。
实验结果示例如下表。
反应前实验装置的质量m/g球被吹大后实验装置的质量m/m2gm1-m2/gV球/1253482421611321081248002367011301085255302439611341077昆明地区的重力加速度：g=978m/s2，空气密度：ρ空气=104kg/m3碳化钙约60克，水约40毫升。将测量结果的平均值代入(1)式得：
F重力=(m1-m2)g=0111NF浮力=ρ空气gv球=0110N相对误差E=F重力-F浮力F重力=07%在误差范围内验证了阿基米德定律。
讨论
做演示实验时，每次压入瓶内的水量十分重要，水过多会把气球膨破。玻璃管的内径不宜过粗，管长必须大于25厘米，热的乙炔气体才不会损坏气球。注射器重新注水时，可不必拔出针头，只需从针头与针筒接口处旋转拔出加水即可。每次实验，瓶内的碳化钙用量不要超过瓶子容积的1/3左右。
如果让学生做定量分组实验，可以改为测定空气的密度，用卷尺法测定球的体积。购买玩具软塑料球时，应注意和实验室的天平配套，选择体积适宜的球。
