Question

【題目】某同學(xué)在河邊玩耍時(shí)撿到一塊石頭，估測(cè)石頭質(zhì)量大約800g。回家后，他用彈簧測(cè)力計(jì)、玻璃杯、細(xì)繩和足量的水等器材測(cè)量石頭的密度。觀察彈簧測(cè)力計(jì)量程后，發(fā)現(xiàn)該測(cè)力計(jì)不能直接測(cè)得石頭的質(zhì)量。通過(guò)思考，該同學(xué)利用一根質(zhì)量分布均勻的細(xì)木桿和上述實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)：

（1）將木桿的中點(diǎn)O懸掛在線的下端，使桿在水平位置平衡，這樣做的好處是可以消除_____對(duì)桿平衡的影響；

（2）將左端A與彈簧測(cè)力計(jì)相連，用細(xì)線把石頭掛于OA的中點(diǎn)C，彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上提起A端，使桿保持水平，測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，則拉力大小為____N；將石頭浸沒(méi)于裝有水的玻璃杯中且不與杯子接觸，保持桿水平，記下彈簧測(cè)力計(jì)此時(shí)示數(shù)為2.7N；

（3）通過(guò)計(jì)算，浸沒(méi)后石頭受到的浮力大小為_____N，石頭的密度為_______kg/m3（已知ρ水=1.0×103kg/m3）；

（4）若上述（2）步驟中，只是桿未保持水平，則測(cè)量結(jié)果______（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】杠桿自重 4 2.6 3.08×103 不變

【解析】

第一空．根據(jù)杠桿平衡原理，將木桿的中點(diǎn)O懸掛在線的下端，可以消除杠桿的重力對(duì)平衡的影響；

第二空．彈簧測(cè)力計(jì)的量程5N，分度值是0.2N，指針指在刻度4，所以拉力大小為4N；

此時(shí)杠桿平衡，有：

F1l1=Gl2，l1=2l2，

則

G=2 F1=2×4N=8N；

第三空．石頭浸沒(méi)于裝有水的玻璃杯中且不與杯子接觸，保持桿水平，則有：

F1’l1=(G-F浮)l2，

所以2 F1’= G-F浮，

則：

F浮= G -2 F1’，

F浮=2.6N；

第四空．石頭的體積等于排開(kāi)水體積，則有：

；

石頭的密度為：

；

第五空．若上述（2）步驟中，只是桿未保持水平，在測(cè)量中動(dòng)力和阻力的力臂的比值不變，所以測(cè)量結(jié)果不變。