Question

（1）小寧為了研究浸在液體中的物體所受浮力的規(guī)律，設(shè)計(jì)了如圖1甲所示的實(shí)驗(yàn)．他將彈簧測(cè)力計(jì)一端固定，另一端掛一合金塊A，開始時(shí)他將合金塊A浸沒在裝有水的容器中．容器底部有-個(gè)由閥門B控制的出水口，實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(cè)力計(jì)示數(shù)隨放水時(shí)間變化的規(guī)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(guó)上海世博會(huì)的“中國(guó)館”，外觀以“東方之冠”的構(gòu)思主題，表達(dá)中國(guó)文化的精神與氣質(zhì)．建造中國(guó)館的鋼材由武漢鋼鐵特種鋼材公司提供，若一根質(zhì)量為80kg，長(zhǎng)10m的不均勻鋼梁，A、C分別是鋼梁的端點(diǎn)，鋼梁重心B處距A端2.5m．
①搬運(yùn)的過程中，將鋼梁一端從地上恰好抬起時(shí)，以棒上的

A

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

196

N．

Answer 1

分析：（1）彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不再變化時(shí)，說明水面低于合金塊A的底部，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就是合金塊的重力；合金塊受浮力最大時(shí)即彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)最小時(shí)，因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)的讀數(shù)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(shí)，動(dòng)力臂越長(zhǎng)越省力，動(dòng)力臂最長(zhǎng)最省力．從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離叫動(dòng)力臂．
②已知阻力、動(dòng)力臂、阻力臂，利用杠桿平衡條件得到最小的動(dòng)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(diǎn)只能在A點(diǎn)或C點(diǎn)，要施加的動(dòng)力最小，動(dòng)力臂就要最大，所以支點(diǎn)在A點(diǎn)；
故答案為：A；動(dòng)力及其力臂的作法如下：

②根據(jù)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(diǎn)評(píng)：使用杠桿最省力的方法：①動(dòng)力作用點(diǎn)距離支點(diǎn)最遠(yuǎn)；②動(dòng)力作用線與動(dòng)力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的連線相垂直．