Question

7．（1）現(xiàn)有細(xì)線、彈簧測(cè)力計(jì)、帶提手的小水桶、量筒、水、溢水杯、形狀不規(guī)則的小石塊兒等器材，請(qǐng)你選取其中的器材，用一種方法測(cè)出完全浸入水中的小石塊所受的浮力．寫出選用的器材和簡(jiǎn)要的步驟．（需要用字母表示相關(guān)物理量并寫出浮力的計(jì)算公式，簡(jiǎn)要步驟也可以通過(guò)繪圖的方式表達(dá)．）
①器材：細(xì)線、彈簧測(cè)力計(jì)、小桶、水、小石塊；
②步驟：①用細(xì)線栓住小石塊，掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，測(cè)出小石塊重G；
②用彈簧測(cè)力計(jì)提著小石塊，讓它慢慢全部浸入小桶內(nèi)水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F_示；
③小石塊所受浮力F_浮=G-F_示．
（2）小明和小紅一起做探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)：
①實(shí)驗(yàn)前，將杠桿的中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿靜止于如圖甲所示的位置，小明將左端的平衡螺母向右調(diào)，小紅認(rèn)為也可以將右端的平衡螺母向右（選填“右”或“左”），使杠桿在水平位置平衡．

②在杠桿的兩端加掛鉤碼，并移動(dòng)鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，如圖乙所示，并測(cè)出力臂．多次試驗(yàn)并把數(shù)據(jù)記錄在表格中．

次數(shù)	F1/N	L1/cm	F2/N	L2/cm
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	2	15	3	10

實(shí)驗(yàn)時(shí)杠桿在水平位置平衡的目的是：便于測(cè)量力臂；
多次試驗(yàn)的目的是：使結(jié)論更具有普遍性；
③小明根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；
④小紅將圖乙中杠桿兩側(cè)的鉤碼各取下一個(gè)，杠桿會(huì)左側(cè)下降（選填“右側(cè)下降”或“左側(cè)下降”）；
⑤若小明只將圖乙中的杠桿兩側(cè)的兩個(gè)鉤碼取下，要使杠桿重新在水平位置平衡，應(yīng)將右側(cè)鉤碼向左移動(dòng)2格．

Answer 1

分析 （1）利用稱重法（用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小石塊的重力、讀出小石塊浸沒(méi)在水中時(shí)的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)）測(cè)量小石塊受到的浮力；
（2）①杠桿右端下沉，說(shuō)明杠桿的重心在支點(diǎn)左側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心右移；
②使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)力與杠桿垂直，力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來(lái)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然性太大，因此應(yīng)獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律；
③杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；
④當(dāng)左右兩側(cè)力與力臂的乘積不相等時(shí)，杠桿會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到在新的位置找到平衡；
⑤利用杠桿平衡條件分析．

解答 解：（1）器材：細(xì)線、彈簧測(cè)力計(jì)、小桶、水、小石塊
步驟：①用細(xì)線栓住小石塊，掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，測(cè)出小石塊重G；
②用彈簧測(cè)力計(jì)提著小石塊，讓它慢慢全部浸入小桶內(nèi)水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F_示；
③小石塊所受浮力F_浮=G-F_示；
（2）①杠桿左端下沉，應(yīng)將杠桿重心向右移，所以應(yīng)將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調(diào)節(jié)；
②力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來(lái)，便于測(cè)量力臂．
探究杠桿平衡的條件時(shí)，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律，使結(jié)論具有普遍性．
③根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂 （或F₁×l₁=F₂×l₂）
④根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得：
杠桿在水平位置平衡時(shí)：左邊=3G×2L=6GL；
右邊=2G×3L=6GL；
如果在兩側(cè)鉤碼下再各取下一個(gè)相同的鉤碼后：左邊=2G×2L=4GL；
右邊=G×3L=3GL；
杠桿不再水平平衡，左邊會(huì)下沉．
⑤杠桿左側(cè)的兩個(gè)鉤碼取下，根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，左邊=G×2L=2GL；則右邊=2G×L，即向左移動(dòng)2格；
故答案為：（1）器材：細(xì)線、彈簧測(cè)力計(jì)、小桶、水、小石塊
步驟：①用細(xì)線栓住小石塊，掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，測(cè)出小石塊重G；
②用彈簧測(cè)力計(jì)提著小石塊，讓它慢慢全部浸入小桶內(nèi)水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F_示；
③小石塊所受浮力F_浮=G-F_示；
（2）①右；②便于測(cè)量力臂；使結(jié)論更具有普遍性；③動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；④左側(cè)下降；⑤左；2．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查設(shè)計(jì)測(cè)量浮力的實(shí)驗(yàn)以及杠桿的平衡條件及應(yīng)用，本題中涉及實(shí)驗(yàn)到的注意事項(xiàng)很特殊，多次測(cè)量的目的不是為了減小誤差而是為了總結(jié)普遍規(guī)律，是一道綜合實(shí)驗(yàn)題．