Question

（2013?錫山區(qū)一模）小明用杠桿測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中一個(gè)空心鐵球的空心部分的體積，如圖所示為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(gè)器材是

彈簧測(cè)力計(jì)

．
（b）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)出的數(shù)據(jù)用相應(yīng)物理符號(hào)表示，并寫(xiě)出空心體積的表達(dá)式．
步驟：
（1）

用彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)出OA和OB的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)_A、L_B

空心體積的表達(dá)式：V_空=

mgLA-FLB

ρ水gLA

-

m

ρ鐵

．

Answer 1

分析：鐵球浸沒(méi)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(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量；用刻度尺測(cè)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(shí)心部分的體積，求出空心部分體積．

解答：解：（a）實(shí)驗(yàn)時(shí)當(dāng)杠桿平衡時(shí)，要用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量杠桿右端的力F，因此還需要彈簧測(cè)力計(jì)．
（b）實(shí)驗(yàn)步驟：①用彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)出OA和OB的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)_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(shí)=

m

ρ鐵

，
所以鐵球空心部分的體積：V_空=V_球-V_實(shí)=

mgLA-FLB

ρ水gLA

-

m

ρ鐵

．
故答案為：（a）彈簧測(cè)力計(jì)；（b）步驟：
（1）用彈簧測(cè)力計(jì)在b豎直拉動(dòng)，使杠桿在水平位置平衡，并記下示數(shù)F
（2）用刻度尺測(cè)出OA和OB的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)_A、L_B；=

mgLA-FLB

ρ水gLA

-

m

ρ鐵

．

點(diǎn)評(píng)：解題時(shí)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(wèn)題然后根據(jù)杠桿平衡條件列出等式，求出未知量．