Question

【題目】某同學在河邊玩耍時撿到一塊石頭，估測石頭質量大約800g。回家后，他用彈簧測力計、玻璃杯、細繩和足量的水等器材測量石頭的密度。觀察彈簧測力計量程后，發現該測力計不能直接測得石頭的質量。通過思考，該同學利用一根質量分布均勻的細木桿和上述實驗器材設計如圖所示實驗：

（1）將木桿的中點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_____對桿平衡的影響；

（2）將左端A與彈簧測力計相連，用細線把石頭掛于OA的中點C，彈簧測力計豎直向上提起A端，使桿保持水平，測力計示數如圖所示，則拉力大小為____N；將石頭浸沒于裝有水的玻璃杯中且不與杯子接觸，保持桿水平，記下彈簧測力計此時示數為2.7N；

（3）通過計算，浸沒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，則測量結果______（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．根據杠桿平衡原理，將木桿的中點O懸掛在線的下端，可以消除杠桿的重力對平衡的影響；

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

此時杠桿平衡，有：

F1l1=Gl2，l1=2l2，

則

G=2 F1=2×4N=8N；

第三空．石頭浸沒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，在測量中動力和阻力的力臂的比值不變，所以測量結果不變。