小杰同学发现了一个金属块,他想知道它的重力和密度.他手中只有一只量程较小的弹簧秤,当他用此弹簧秤测量此金属块的重力时.发现已超过弹簧秤的最大量程,于是他设计了如图所-九年级物理

题文

小杰同学发现了一个金属块,他想知道它的重力和密度.他手中只有一只量程较小的弹簧秤,当他用此弹簧秤测量此金属块的重力时.发现已超过弹簧秤的最大量程,于是他设计了如图所示的装置去测量.图中OA:OB=1:3,用细绳把金属块悬挂于A点,用弹簧秤在B点施加一个竖直向上的力,当OB杠杆水平静止时,弹簧秤读数为1.8牛.当向容器中加水,金属块浸没于水中后,弹簧秤读数为1.2N,g取10N/kg.
求(1)金属块的重力为多少?
(2)金属块浸没于水中后所受到的浮力为多大?
(3)金属块的密度是多少?
题型:问答题  难度:中档

答案

(1)杠杆在弹簧秤的拉力及重物对A的拉力作用下而处于平衡状态,则由力矩平衡可得:
F1?0B=FG?OA
则FG=
OB
OA
F1=3×1.8N=5.4N;
因金属块受重力和拉力而处于平衡状态,故此金属块的重力G=FG=5.4N;
(2)浸没水中后由力矩平衡可知:
F2?OB=F′OA
F′=
OB
OA
F2=3×1.2N=3.6N;
金属块此时受重力G、浮力F及拉力F′而处于平衡状态,故有:
G=F+F′
则浮力F=G-F′=5.4N-3.6N=1.8N;
(3)由F=ρgV得:
V=
F浮
ρg
=
1.8N
1.0×103kg/m3×10N/kg
=1.8×10-4m3
金属块质量m=
G
g
=
5.4N
10N/kg
=0.54kg;
则金属块的密度ρ=
m
V
=
0.54kg
1.8×10-4m3
=3×103kg/m3=3g/cm3
答:(1)金属块的重力为5.4N;(2)金属块所受浮力为1.8N;(3)金属块的密度为3g/cm3

据专家权威分析,试题“小杰同学发现了一个金属块,他想知道它的重力和密度.他手中只有一..”主要考查你对  浮力及阿基米德原理  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:

浮力及阿基米德原理

考点名称:浮力及阿基米德原理

  • 浮力:
    (1)定义:浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力。
    (2)施力物体与受力物体:浮力的施力物体是液体 (或气体),受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
    (3)方向:浮力的方向总是竖直向上的。
    阿基米德原理:
    (1)原理内容:浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
    (2)公式:,式中ρ表示液体的密度,V是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。

  • 浮力大小跟哪些因素:
    有关浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸入液体中的体积有关,跟液体的密度有关,跟物体浸入液体中的深度无关。跟物体本身密度大小无关。

  • 阿基米德原理的五点透析:
    (1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。

    (2)G指被物体排开的液体所受的重力,F= G表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。

    (3)V是表示被物体排开的液体的体积,当物体全部浸没在液体里时,V=V;当物体只有一部分浸入液体里时,则V<V

    (4)由可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。

    (5)阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ应该为ρ

    控制变量法探究影响浮力大小的因素:
         探究浮力的大小跟哪些因素有关时,用“控制变量法”的思想去分析和设计,具体采用“称量法”来进行探究,既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力,同时,还能准确地测出浮力的大小。
    例1小明在生活中发现木块总浮在水面,铁块却沉入水底,因此他提出两个问题:
    问题1:浸入水中的铁块是否受到浮力?
    问题2:浮力大小与哪些因素有关?
    为此他做了进一步的猜想,设计并完成了如图所示实验,
    (1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数,说明浸入水中的铁块__(选填 “受到”或“不受到”)浮力;
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