Question

20．問(wèn)題解決--測(cè)量石塊所受的浮力：
小雨想要知道一塊形狀不規(guī)則的小石塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受浮力的大小，身邊只有一把輕質(zhì)硬木刻度尺、一個(gè)質(zhì)量為m的砝碼，一個(gè)盛有適量水的水槽和細(xì)線繩．
（1）測(cè)量步驟（可配圖說(shuō)明，圖畫(huà)在方框內(nèi)）；
（2）利用上述測(cè)量值算出小石塊所受的浮力F_浮=$\frac{{L}_{2}-{L}_{3}}{{L}_{1}}$•mg．

Answer 1

分析 把刻度尺當(dāng)杠桿，根據(jù)杠桿的平衡條件分別測(cè)出石塊的重力和石塊浸沒(méi)在水中時(shí)的拉力，根據(jù)F_浮=G-F計(jì)算浮力．

解答 解：（1）①如左圖所示，將刻度尺從中點(diǎn)懸掛起來(lái)，在左端掛石塊，右側(cè)合適的位置掛砝碼，使刻度尺在水平位置平衡，讀出力臂L₁和L₂；
②將石塊浸沒(méi)中水中，保持支點(diǎn)位置不變，移動(dòng)砝碼的位置，使刻度尺重新平衡，讀出此時(shí)砝碼到支點(diǎn)的距離L₃．
（2）由步驟①，根據(jù)杠桿的平衡條件有：
G×L₁=mgL₂，
所以石塊重力G=$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}$•mg，
由步驟②，若石塊受到杠桿拉力為F，根據(jù)杠桿的平衡條件有：
F×L₁=mgL₃，
F=$\frac{{L}_{3}}{{L}_{1}}$•mg，
則石塊受到的浮力：F_浮=G-F=$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}$•mg-$\frac{{L}_{3}}{{L}_{1}}$•mg=$\frac{{L}_{2}-{L}_{3}}{{L}_{1}}$•mg．
故答案為：（1）步驟同上；（2）$\frac{{L}_{2}-{L}_{3}}{{L}_{1}}$•mg．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，考查了稱量法算浮力和杠桿平衡條件的綜合應(yīng)用，難度較大．要認(rèn)真思考，是一道培養(yǎng)綜合解答問(wèn)題能力的好題．