Question

（1）小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律，设计了如图1甲所示的实验．他将弹簧测力计一端固定，另一端挂一合金块A，开始时他将合金块A浸没在装有水的容器中．容器底部有-个由阀门B控制的出水口，实验时，打开阀门B缓慢放水，在此过程中金属块始终不与容器底部接触．弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图1乙．合金块A受到的最大浮力为

10

 N．合金块A的密度是

3.2×10³

 kg/m³．

（2）如图2甲为中国上海世博会的“中国馆”，外观以“东方之冠”的构思主题，表达中国文化的精神与气质．建造中国馆的钢材由武汉钢铁特种钢材公司提供，若一根质量为80kg，长10m的不均匀钢梁，A、C分别是钢梁的端点，钢梁重心B处距A端2.5m．
①搬运的过程中，将钢梁一端从地上恰好抬起时，以棒上的

A

点为支点最省力，在图2乙中画出将钢梁从地上恰好抬起时的最小力F的示意图及其力臂．
②钢梁从地上恰好抬起时的最小力为

196

N．

Answer 1

分析：（1）弹簧测力计的读数不再变化时，说明水面低于合金块A的底部，此时弹簧测力计的示数就是合金块的重力；合金块受浮力最大时即弹簧测力计的示数最小时，因为弹簧测力计的读数等于合金块的重力减去合金块A的浮力．
已知合金块受到的最大浮力和水的密度，利用公式V=V_排=

F浮

ρ水g

得到合金块的体积；已知合金块的重力和体积，利用公式ρ=

G

Vg

得到合金块的密度．
（2）①使用杠杆时，动力臂越长越省力，动力臂最长最省力．从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂．
②已知阻力、动力臂、阻力臂，利用杠杆平衡条件得到最小的动力．

解答：解：
（1）由图象知，合金块受到的最大浮力为F_浮=G-F=32N-22N=10N
合金块的体积为V=V_排=

F浮

ρ水g

=

10N

1.0×103kg/m3×9.8N/kg

≈1×10^-3_m3
合金块的密度为ρ=

G

Vg

=

32N

1×10-3m3×9.8N/kg

≈3.2×10³kg/m³．
故答案为：10；3.2×10³；
（2）①将钢梁抬起，支点只能在A点或C点，要施加的动力最小，动力臂就要最大，所以支点在A点；
故答案为：A；动力及其力臂的作法如下：

②根据杠杆的平衡条件得
F?AC=G?AB
所以F=

G?AB

AC

=

mg?AB

AC

=

80kg×9.8N/kg×2.5m

10m

=196N
故答案为：196．

点评：使用杠杆最省力的方法：①动力作用点距离支点最远；②动力作用线与动力作用点到支点的连线相垂直．