Question

10．叶子姐姐想要测量一个金属块在液体中受到的浮力，她找到了一个轻质硬刻度尺、几根细线、一个重力为G₀的钩码、水槽和足量的液体．
（1）请你推导出该金属块所受浮力的表达式；
（2）请你说明测量步骤（请配图说明）

Answer 1

分析 根据所给实验器材可知，可以应用杠杆平衡条件求出金属块受到的浮力．

解答 解：实验步骤：
①用细线栓在刻度尺的中间，然后把金属块与钩码挂在刻度尺上合适的位置，使刻度尺在水平位置平衡，测出金属块与钩码的力臂L、L₁；
②把金属块浸没在水中，移动钩码到合适的位置，使杠杆重新平衡，测出金属块与钩码的力臂：L、L₂；如图所示；

设金属块的重力为G，由杠杆平衡条件得：
GL=G₀L₁，（G-F_浮）L=G₀L₂，
解得：F_浮=$\frac{{G}_{0}（{L}_{1}-{L}_{2}）}{L}$；
答：（1）该金属块所受浮力的表达式：F_浮=$\frac{{G}_{0}（{L}_{1}-{L}_{2}）}{L}$；
（2）实验步骤：①用细线栓在刻度尺的中间，然后把金属块与钩码挂在刻度尺上合适的位置，使刻度尺在水平位置平衡，测出金属块与钩码的力臂，L、L₁；
②把金属块浸没在水中，移动钩码到合适的位置，使杠杆重新平衡，测出金属块与钩码的力臂，L、L₂，实验步骤如图所示．

点评 本题考查了实验设计，难度较大，根据所给实验器材确定实验原理是正确解题的前提与关键．