Question

問題解決﹣﹣測量浮力：

小雨想要知道一塊形狀不規(guī)則的塑料泡沫浸沒在水中時所受浮力的大小，身邊只有一個輕質(zhì)滑輪，一把輕質(zhì)硬木刻度尺，一個密度小于水的正方體木塊，一個盛有適量水的水槽和線繩．

（1）測量步驟（配圖說明）；

（2）計算出浮力的大小F_浮=　　　　　　　．

 

Answer 1

（1）步驟：

①如圖甲所示，將塑料泡沫和木塊分別掛在刻度尺兩端，使杠桿水平平衡，讀出力臂l₁和l₂；

②用刻度尺測量出正方體的邊長為a，把木塊放入水槽中，如圖乙所示，用刻度尺測出它的下表面到水面的距離為h；

③如圖3所示，用此裝置使塑料泡沫浸沒在水中，并使杠桿水平平衡，讀出力臂l₁和l₃．

（2）圖乙中，木塊的體積：

V=a³，

因木塊漂浮，

所以，木塊的重力：

G_木=F_浮木=ρ_水gV_排=ρ_水ga²h，

由杠桿的平衡條件可得，圖甲中有：

G_泡沫l₁=G_木l₂，

則G_泡沫==，

圖丙中，設(shè)滑輪繩子的拉力為F′，則

F′l₁=G_木l₃，

即F′==，

所以，泡沫塑料浸沒時受到的浮力：

F_浮=G_泡沫+F′=+=ρ_水ga²h．

故答案為：

（1）步驟：

①如圖甲所示，將塑料泡沫和木塊分別掛在刻度尺兩端，使杠桿水平平衡，讀出力臂l₁和l₂；

②用刻度尺測量出正方體的邊長為a，把木塊放入水槽中，如圖乙所示，用刻度尺測出它的下表面到水面的距離為h；

③如圖3所示，用此裝置使塑料泡沫浸沒在水中，并使杠桿水平平衡，讀出力臂l₁和l₃．

（2）ρ_水ga²h．