Question

如图甲所示：在一个已经调平衡的有刻度的杠杆左端挂一铝制圆柱体（所挂铝圆柱体的位置A已固定，但细线长短可调），杠杆右端挂一所受重力G为5N的钩码（钩码位置可以在杠杆上移动），此时杠杆平衡，如图乙所示，另有一个量筒、适当长度的细线和适量的水．要求利用上述实验装置和器材，探究“浸在水里的物体所受浮力大小与浸入水中的体积成正比”．
请写出主要实验步骤，设计出实验数据记录表．

Answer 1

解：主要实验步骤：
（1）记下图中杠杆平衡时OA的长度L₀，OB的长度L'₀；
（2）把量筒移到铁架台上，倒入适量的水，读出水的体积V₀；
（3）调整系铝圆柱体的细线长短，使部分铝柱浸入水中，此时，读出此时量筒的刻度V，向左调整杠杆右端钩码位置，使杠杆重新平衡，量出钩码到支点O的距离用L；
（4）依次改变铝圆柱体浸入水中的体积，仿照步骤2，再做多次实验，并将各次V和L的数据记录在表格中；
（4）根据V_排=V-V₀计算出铝圆柱体各次浸入液体中的体积V_排，根据杠杆平衡条件G_铝L₀=GL'₀，（G_铝-F_浮）L₀=GL，解得F_浮=．
实验数据记录表：

V0/ml
V/ml
V排/ml
L0/cm
L'0/cm
L/cm
F浮/N

分析：要想探究“浸在水里的物体所受浮力大小与浸入水中的体积成正比”，浮力的大小如何得出是关键．这里可借助杠杆的平衡条件，列出平衡方程，根据浸入前的平衡可求出铝块的重力，再代入浸入量筒后的平衡方程，便可表示出它受到的浮力．浸入水中的体积大小可直接通过量筒读出，只要记录好数据，最后进行比较分析即可．
点评：此题中，利用杠杆平衡条件列平衡方程是解决问题的关键环节，只有利用平衡条件得出浮力的大小，才能最终与浸入水的体积进行比较，此题中需要记录的数据较多，需要我们搞清各数据间的关系，并最终比较F_浮与V_排的关系．