Question

（1）小寧為了研究浸在液體中的物體所受浮力的規律，設計了如圖1甲所示的實驗．他將彈簧測力計一端固定，另一端掛一合金塊A，開始時他將合金塊A浸沒在裝有水的容器中．容器底部有-個由閥門B控制的出水口，實驗時，打開閥門B緩慢放水，在此過程中金屬塊始終不與容器底部接觸．彈簧測力計示數隨放水時間變化的規律如圖1乙．合金塊A受到的最大浮力為

10

 N．合金塊A的密度是

3.2×10³

 kg/m³．

（2）如圖2甲為中國上海世博會的“中國館”，外觀以“東方之冠”的構思主題，表達中國文化的精神與氣質．建造中國館的鋼材由武漢鋼鐵特種鋼材公司提供，若一根質量為80kg，長10m的不均勻鋼梁，A、C分別是鋼梁的端點，鋼梁重心B處距A端2.5m．
①搬運的過程中，將鋼梁一端從地上恰好抬起時，以棒上的

A

點為支點最省力，在圖2乙中畫出將鋼梁從地上恰好抬起時的最小力F的示意圖及其力臂．
②鋼梁從地上恰好抬起時的最小力為

196

N．

Answer 1

分析：（1）彈簧測力計的讀數不再變化時，說明水面低于合金塊A的底部，此時彈簧測力計的示數就是合金塊的重力；合金塊受浮力最大時即彈簧測力計的示數最小時，因為彈簧測力計的讀數等于合金塊的重力減去合金塊A的浮力．
已知合金塊受到的最大浮力和水的密度，利用公式V=V_排=

F浮

ρ水g

得到合金塊的體積；已知合金塊的重力和體積，利用公式ρ=

G

Vg

得到合金塊的密度．
（2）①使用杠桿時，動力臂越長越省力，動力臂最長最省力．從支點到動力作用線的垂直距離叫動力臂．
②已知阻力、動力臂、阻力臂，利用杠桿平衡條件得到最小的動力．

解答：解：
（1）由圖象知，合金塊受到的最大浮力為F_浮=G-F=32N-22N=10N
合金塊的體積為V=V_排=

F浮

ρ水g

=

10N

1.0×103kg/m3×9.8N/kg

≈1×10^-3_m3
合金塊的密度為ρ=

G

Vg

=

32N

1×10-3m3×9.8N/kg

≈3.2×10³kg/m³．
故答案為：10；3.2×10³；
（2）①將鋼梁抬起，支點只能在A點或C點，要施加的動力最小，動力臂就要最大，所以支點在A點；
故答案為：A；動力及其力臂的作法如下：

②根據杠桿的平衡條件得
F?AC=G?AB
所以F=

G?AB

AC

=

mg?AB

AC

=

80kg×9.8N/kg×2.5m

10m

=196N
故答案為：196．

點評：使用杠桿最省力的方法：①動力作用點距離支點最遠；②動力作用線與動力作用點到支點的連線相垂直．