Question

如圖甲所示：在一個已經調平衡的有刻度的杠桿左端掛一鋁制圓柱體（所掛鋁圓柱體的位置A已固定，但細線長短可調），杠桿右端掛一所受重力G為5N的鉤碼（鉤碼位置可以在杠桿上移動），此時杠桿平衡，如圖乙所示，另有一個量筒、適當長度的細線和適量的水．要求利用上述實驗裝置和器材，探究“浸在水里的物體所受浮力大小與浸入水中的體積成正比”．
請寫出主要實驗步驟，設計出實驗數據記錄表．

Answer 1

解：主要實驗步驟：
（1）記下圖中杠桿平衡時OA的長度L₀，OB的長度L'₀；
（2）把量筒移到鐵架臺上，倒入適量的水，讀出水的體積V₀；
（3）調整系鋁圓柱體的細線長短，使部分鋁柱浸入水中，此時，讀出此時量筒的刻度V，向左調整杠桿右端鉤碼位置，使杠桿重新平衡，量出鉤碼到支點O的距離用L；
（4）依次改變鋁圓柱體浸入水中的體積，仿照步驟2，再做多次實驗，并將各次V和L的數據記錄在表格中；
（4）根據V_排=V-V₀計算出鋁圓柱體各次浸入液體中的體積V_排，根據杠桿平衡條件G_鋁L₀=GL'₀，（G_鋁-F_浮）L₀=GL，解得F_浮=．
實驗數據記錄表：

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

分析：要想探究“浸在水里的物體所受浮力大小與浸入水中的體積成正比”，浮力的大小如何得出是關鍵．這里可借助杠桿的平衡條件，列出平衡方程，根據浸入前的平衡可求出鋁塊的重力，再代入浸入量筒后的平衡方程，便可表示出它受到的浮力．浸入水中的體積大小可直接通過量筒讀出，只要記錄好數據，最后進行比較分析即可．
點評：此題中，利用杠桿平衡條件列平衡方程是解決問題的關鍵環節，只有利用平衡條件得出浮力的大小，才能最終與浸入水的體積進行比較，此題中需要記錄的數據較多，需要我們搞清各數據間的關系，并最終比較F_浮與V_排的關系．