Question

7．（1）現有細線、彈簧測力計、帶提手的小水桶、量筒、水、溢水杯、形狀不規則的小石塊兒等器材，請你選取其中的器材，用一種方法測出完全浸入水中的小石塊所受的浮力．寫出選用的器材和簡要的步驟．（需要用字母表示相關物理量并寫出浮力的計算公式，簡要步驟也可以通過繪圖的方式表達．）
①器材：細線、彈簧測力計、小桶、水、小石塊；
②步驟：①用細線栓住小石塊，掛在彈簧測力計下，測出小石塊重G；
②用彈簧測力計提著小石塊，讓它慢慢全部浸入小桶內水中，讀出彈簧測力計示數F_示；
③小石塊所受浮力F_浮=G-F_示．
（2）小明和小紅一起做探究杠桿平衡條件的實驗：
①實驗前，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時，發現杠桿靜止于如圖甲所示的位置，小明將左端的平衡螺母向右調，小紅認為也可以將右端的平衡螺母向右（選填“右”或“左”），使杠桿在水平位置平衡．

②在杠桿的兩端加掛鉤碼，并移動鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，如圖乙所示，并測出力臂．多次試驗并把數據記錄在表格中．

次數	F1/N	L1/cm	F2/N	L2/cm
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	2	15	3	10

實驗時杠桿在水平位置平衡的目的是：便于測量力臂；
多次試驗的目的是：使結論更具有普遍性；
③小明根據以上數據得出杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；
④小紅將圖乙中杠桿兩側的鉤碼各取下一個，杠桿會左側下降（選填“右側下降”或“左側下降”）；
⑤若小明只將圖乙中的杠桿兩側的兩個鉤碼取下，要使杠桿重新在水平位置平衡，應將右側鉤碼向左移動2格．

Answer 1

分析 （1）利用稱重法（用彈簧測力計測出小石塊的重力、讀出小石塊浸沒在水中時的彈簧測力計的示數）測量小石塊受到的浮力；
（2）①杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點左側，調節平衡螺母應使杠桿重心右移；
②使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．實驗時，如果只用一組數據得到結論，偶然性太大，因此應獲取多組實驗數據歸納出物理規律；
③杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；
④當左右兩側力與力臂的乘積不相等時，杠桿會轉動，直到在新的位置找到平衡；
⑤利用杠桿平衡條件分析．

解答 解：（1）器材：細線、彈簧測力計、小桶、水、小石塊
步驟：①用細線栓住小石塊，掛在彈簧測力計下，測出小石塊重G；
②用彈簧測力計提著小石塊，讓它慢慢全部浸入小桶內水中，讀出彈簧測力計示數F_示；
③小石塊所受浮力F_浮=G-F_示；
（2）①杠桿左端下沉，應將杠桿重心向右移，所以應將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調節；
②力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，便于測量力臂．
探究杠桿平衡的條件時，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實驗數據歸納出物理規律，使結論具有普遍性．
③根據以上數據得出杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂 （或F₁×l₁=F₂×l₂）
④根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得：
杠桿在水平位置平衡時：左邊=3G×2L=6GL；
右邊=2G×3L=6GL；
如果在兩側鉤碼下再各取下一個相同的鉤碼后：左邊=2G×2L=4GL；
右邊=G×3L=3GL；
杠桿不再水平平衡，左邊會下沉．
⑤杠桿左側的兩個鉤碼取下，根據杠桿平衡的條件，F₁×L₁=F₂×L₂，左邊=G×2L=2GL；則右邊=2G×L，即向左移動2格；
故答案為：（1）器材：細線、彈簧測力計、小桶、水、小石塊
步驟：①用細線栓住小石塊，掛在彈簧測力計下，測出小石塊重G；
②用彈簧測力計提著小石塊，讓它慢慢全部浸入小桶內水中，讀出彈簧測力計示數F_示；
③小石塊所受浮力F_浮=G-F_示；
（2）①右；②便于測量力臂；使結論更具有普遍性；③動力×動力臂=阻力×阻力臂；④左側下降；⑤左；2．

點評 本題主要考查設計測量浮力的實驗以及杠桿的平衡條件及應用，本題中涉及實驗到的注意事項很特殊，多次測量的目的不是為了減小誤差而是為了總結普遍規律，是一道綜合實驗題．