Question

问题解决﹣﹣测量浮力：

小雨想要知道一块形状不规则的塑料泡沫浸没在水中时所受浮力的大小，身边只有一个轻质滑轮，一把轻质硬木刻度尺，一个密度小于水的正方体木块，一个盛有适量水的水槽和线绳．

（1）测量步骤（配图说明）；

（2）计算出浮力的大小F_浮=　　　　　　　．

 

Answer 1

（1）步骤：

①如图甲所示，将塑料泡沫和木块分别挂在刻度尺两端，使杠杆水平平衡，读出力臂l₁和l₂；

②用刻度尺测量出正方体的边长为a，把木块放入水槽中，如图乙所示，用刻度尺测出它的下表面到水面的距离为h；

③如图3所示，用此装置使塑料泡沫浸没在水中，并使杠杆水平平衡，读出力臂l₁和l₃．

（2）图乙中，木块的体积：

V=a³，

因木块漂浮，

所以，木块的重力：

G_木=F_浮木=ρ_水gV_排=ρ_水ga²h，

由杠杆的平衡条件可得，图甲中有：

G_泡沫l₁=G_木l₂，

则G_泡沫==，

图丙中，设滑轮绳子的拉力为F′，则

F′l₁=G_木l₃，

即F′==，

所以，泡沫塑料浸没时受到的浮力：

F_浮=G_泡沫+F′=+=ρ_水ga²h．

故答案为：

（1）步骤：

①如图甲所示，将塑料泡沫和木块分别挂在刻度尺两端，使杠杆水平平衡，读出力臂l₁和l₂；

②用刻度尺测量出正方体的边长为a，把木块放入水槽中，如图乙所示，用刻度尺测出它的下表面到水面的距离为h；

③如图3所示，用此装置使塑料泡沫浸没在水中，并使杠杆水平平衡，读出力臂l₁和l₃．

（2）ρ_水ga²h．