Question

【题目】某同学在河边玩耍时捡到一块石头，估测石头质量大约800g。回家后，他用弹簧测力计、玻璃杯、细绳和足量的水等器材测量石头的密度。观察弹簧测力计量程后，发现该测力计不能直接测得石头的质量。通过思考，该同学利用一根质量分布均匀的细木杆和上述实验器材设计如图所示实验：

（1）将木杆的中点O悬挂在线的下端，使杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以消除_____对杆平衡的影响；

（2）将左端A与弹簧测力计相连，用细线把石头挂于OA的中点C，弹簧测力计竖直向上提起A端，使杆保持水平，测力计示数如图所示，则拉力大小为____N；将石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杆水平，记下弹簧测力计此时示数为2.7N；

（3）通过计算，浸没后石头受到的浮力大小为_____N，石头的密度为_______kg/m3（已知ρ水=1.0×103kg/m3）；

（4）若上述（2）步骤中，只是杆未保持水平，则测量结果______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

Answer 1

【答案】杠杆自重 4 2.6 3.08×103 不变

【解析】

第一空．根据杠杆平衡原理，将木杆的中点O悬挂在线的下端，可以消除杠杆的重力对平衡的影响；

第二空．弹簧测力计的量程5N，分度值是0.2N，指针指在刻度4，所以拉力大小为4N；

此时杠杆平衡，有：

F1l1=Gl2，l1=2l2，

则

G=2 F1=2×4N=8N；

第三空．石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杆水平，则有：

F1’l1=(G-F浮)l2，

所以2 F1’= G-F浮，

则：

F浮= G -2 F1’，

F浮=2.6N；

第四空．石头的体积等于排开水体积，则有：

；

石头的密度为：

；

第五空．若上述（2）步骤中，只是杆未保持水平，在测量中动力和阻力的力臂的比值不变，所以测量结果不变。