Question

某同學(xué)學(xué)習(xí)了浮力的有關(guān)知識(shí)后，制作了一臺(tái)浮力秤，可方便地稱量物體的質(zhì)量，其構(gòu)造如圖甲所示．已知小筒底面積為10cm²，高度為20cm，秤盤中不放物體時(shí)，小筒浸入水中的深度為8cm，問：
（1）如圖甲，當(dāng)水面平齊浮力秤的零刻線A時(shí)，小筒和秤盤的總重力是多大？
（2）該秤能稱出物體的最大質(zhì)量是多少kg？（g=10N/kg）
（3）該班乙同學(xué)認(rèn)為該秤能稱出物體的最大質(zhì)量太小，請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l改進(jìn)建議．

Answer 1

【答案】分析：求出v_排根據(jù)阿基米德原理和漂浮條件可求小筒和秤盤的總重力、能稱出物體的最大質(zhì)量；由阿基米德原理設(shè)計(jì)改進(jìn)建議思路：使排開的液體更多或增大液體密度
解答：解：（1）當(dāng)秤盤中不放物體，即水面平齊浮力秤的零刻線A時(shí)：
v_排=sh_A=10cm²×8cm=80cm³=80×10^-6m³
∵F_浮=ρ_水v_排g=1×10³kg/m³×80×10^-6m³×10N/kg=0.8N
又∵浮力秤漂浮
∴G=F_浮=0.8N
（2）這臺(tái)浮力秤最大v_排′：v_排′=sh=10cm²×20cm=200cm³=200×10^-6m³
最大浮力：
F_浮′=ρ_水v_排′g=1×10³kg/m³×200×10^-6m³×10N/kg=2N
又∵浮力秤漂浮
∴G′=F_浮′=2N
∴
（3）阿基米德原理和漂浮條件 F_浮=G_排=ρ_液v_排g=G_秤+G_物可知：要使能稱出物體的質(zhì)量變大，就要增大浮力，所以可以增大排開的液體體積（增大小筒橫截面積）或增大液體的密度
^-答：（1）當(dāng)水面平齊浮力秤的零刻線A時(shí)，小筒和秤盤的總重力是0.8N
（2）該秤能稱出物體的最大質(zhì)量是0.2kg
（3）改進(jìn)建議思路：增大液體密度或增大小筒的橫截面積
點(diǎn)評(píng)：把阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液v_排g和漂浮條件F_浮=G結(jié)合使用是解決漂浮問題的關(guān)鍵