Question

（2013?錫山區(qū)一模）小明用杠桿測量實驗室中一個空心鐵球的空心部分的體積，如圖所示為實驗設計圖，鐵球的質(zhì)量為m，鐵的密度為ρ_鐵．
（a）除使用刻度尺和圖中所用器材外，還需要使用的一個器材是

彈簧測力計

．
（b）寫出實驗步驟，測出的數(shù)據(jù)用相應物理符號表示，并寫出空心體積的表達式．
步驟：
（1）

用彈簧測力計在b豎直向下拉杠桿，使杠桿在水平位置平衡，并記下示數(shù)F

（2）

用刻度尺測出OA和OB的長度分別為L_A、L_B

空心體積的表達式：V_空=

mgLA-FLB

ρ水gLA

-

m

ρ鐵

．

Answer 1

分析：鐵球浸沒在水中，鐵球受到浮力和重力作用，鐵球的重力減去鐵球受到的浮力，就是作用在杠桿左端的力；杠桿右端的力用彈簧測力計進行測量；用刻度尺測量杠桿左端和右端的力臂，杠桿處于平衡狀態(tài)，根據(jù)杠桿平衡條件列出等式，求出物體的體積；知道鐵球的質(zhì)量和密度，求出鐵球?qū)嵭牟糠值捏w積；知道鐵球的總體積和實心部分的體積，求出空心部分體積．

解答：解：（a）實驗時當杠桿平衡時，要用彈簧測力計測量杠桿右端的力F，因此還需要彈簧測力計．
（b）實驗步驟：①用彈簧測力計在b豎直向下拉杠桿，使杠桿在水平位置平衡，并記下示數(shù)F；
②用刻度尺測出OA和OB的長度分別為L_A、L_B．
（c）根據(jù)杠桿平衡條件得：
L_A×（mg-F_浮）=L_B×F，
L_A×（mg-ρ_水gV_球）=L_B×F，
V_球=

mgLA-FLB

ρ水gLA

，
鐵球?qū)嵭牟糠值捏w積：V_實=

m

ρ鐵

，
所以鐵球空心部分的體積：V_空=V_球-V_實=

mgLA-FLB

ρ水gLA

-

m

ρ鐵

．
故答案為：（a）彈簧測力計；（b）步驟：
（1）用彈簧測力計在b豎直拉動，使杠桿在水平位置平衡，并記下示數(shù)F
（2）用刻度尺測出OA和OB的長度分別為L_A、L_B；=

mgLA-FLB

ρ水gLA

-

m

ρ鐵

．

點評：解題時要考慮到物體受到重力和浮力的作用，重力減浮力是加在杠桿左端的力，不要忽略浮力問題然后根據(jù)杠桿平衡條件列出等式，求出未知量．