Question

10．葉子姐姐想要測(cè)量一個(gè)金屬塊在液體中受到的浮力，她找到了一個(gè)輕質(zhì)硬刻度尺、幾根細(xì)線、一個(gè)重力為G₀的鉤碼、水槽和足量的液體．
（1）請(qǐng)你推導(dǎo)出該金屬塊所受浮力的表達(dá)式；
（2）請(qǐng)你說(shuō)明測(cè)量步驟（請(qǐng)配圖說(shuō)明）

Answer 1

分析 根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)器材可知，可以應(yīng)用杠桿平衡條件求出金屬塊受到的浮力．

解答 解：實(shí)驗(yàn)步驟：
①用細(xì)線栓在刻度尺的中間，然后把金屬塊與鉤碼掛在刻度尺上合適的位置，使刻度尺在水平位置平衡，測(cè)出金屬塊與鉤碼的力臂L、L₁；
②把金屬塊浸沒在水中，移動(dòng)鉤碼到合適的位置，使杠桿重新平衡，測(cè)出金屬塊與鉤碼的力臂：L、L₂；如圖所示；

設(shè)金屬塊的重力為G，由杠桿平衡條件得：
GL=G₀L₁，（G-F_浮）L=G₀L₂，
解得：F_浮=$\frac{{G}_{0}（{L}_{1}-{L}_{2}）}{L}$；
答：（1）該金屬塊所受浮力的表達(dá)式：F_浮=$\frac{{G}_{0}（{L}_{1}-{L}_{2}）}{L}$；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①用細(xì)線栓在刻度尺的中間，然后把金屬塊與鉤碼掛在刻度尺上合適的位置，使刻度尺在水平位置平衡，測(cè)出金屬塊與鉤碼的力臂，L、L₁；
②把金屬塊浸沒在水中，移動(dòng)鉤碼到合適的位置，使杠桿重新平衡，測(cè)出金屬塊與鉤碼的力臂，L、L₂，實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，難度較大，根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)器材確定實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的前提與關(guān)鍵．