Question

如圖所示，在一個已經(jīng)調(diào)平衡、有刻度的杠桿右側(cè)掛重力為G₀的鉤碼，鉤碼的位置B固定不動；左側(cè)掛重力未知的金屬圓柱體，懸掛點A的位置可以在杠桿上移動，細線長短可以調(diào)整，此時杠桿在水平位置平衡；量筒中盛有適量的水。要求利用上述實驗裝置和器材，探究“浸在水里的物體所受浮力大小與物體浸入水中的體積成正比”。
寫出主要實驗步驟，設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表。

Answer 1

實驗步驟：
（1）記錄杠桿平衡時OB的距離L₀，AO的距離L，鉤碼的重力G₀；水面對應(yīng)的量筒的刻度V₀在表格中；（1分）
（2）把量筒移到圓柱體下方，調(diào)整細線長度，使部分圓柱體浸入水中，此時水面對應(yīng)的量筒的刻度V₁，向左調(diào)整杠桿左側(cè)懸點位置至A₁，使杠桿在水平位置平衡，A₁O的距離L^’₁，并把L^’₁、V₁記錄在表格中；（1分）
（3）依次改變圓柱體浸入水中的體積，仿照步驟2，再做5次實驗，并將各次V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和L^’₂、L^’₃、L^’₄、L^’₅、L^’₆記錄在表格中；（1分）
（4）根據(jù)，根據(jù)杠桿平衡條件G_圓柱體=；（1分），解得，計算出圓柱體所受F_浮1、F_浮2、F_浮3、F_浮4、F_浮5、F_浮6，并記錄在表格中。（1分）
（其他答案正確的，均可相應(yīng)得分）
實驗數(shù)據(jù)記錄表（1分）

G0/N
V0/m3
V/m3
V排/m3
L0/m
L/m
L‘/m
F浮/N

 

試題分析：本實驗是用量筒測量排開水的體積，利用杠桿平衡的平衡條件求物體受到的浮力，進而得出浸在水里的物體所受浮力大小與物體浸入水中的體積的關(guān)系，需要測量的物理量：每次實驗杠桿兩邊力臂、排開水的體積（排水法測量），據(jù)此設(shè)計表格。
實驗步驟：
（1）記錄杠桿平衡時OB的距離L₀，AO的距離L，鉤碼的重力G₀；水面對應(yīng)的量筒的刻度V₀在表格中；
（2）把量筒移到圓柱體下方，調(diào)整細線長度，使部分圓柱體浸入水中，此時水面對應(yīng)的量筒的刻度V₁，向左調(diào)整杠桿左側(cè)懸點位置至A₁，使杠桿在水平位置平衡，A ₁O的距離L₁′，并把L₁′、V₁記錄在表格中；
（3）依次改變圓柱體浸入水中的體積，仿照步驟2，再做5次實驗，并將各次V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和L₂′、L₃′、L₄′、L₅′、L₆′記錄在表格中；
（4）根據(jù)V_排=V﹣V₀，根據(jù)杠桿平衡條件G_圓柱體L=L₀G₀，（G_圓柱體﹣F_浮）L′=G₀L₀，解得F_浮=G₀，計算出圓柱體所受F_浮1、F_浮2、F_浮3、F_浮4、F_浮5、F_浮6，并記錄在表格中。
點評：本題要求學(xué)生有設(shè)計實驗的能力，弄清楚題意、知道實驗原理是本題的關(guān)鍵。