(2007•杭州)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

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  • 解题思路:(1)未浸入水时杠杆在拉力和金属块的重力作用下处于转动平衡状态,则由杠杆的平衡条件可求得金属块的重力;

    (2)当金属块浸入水中时,由杠杆的平衡条件可求得绳对A点的拉力,而绳对重物的拉力与重物对绳子的拉力为作用力与反作用力,故可知金属块所受拉力,则由力的合成可求得浮力;

    (3)由浮力公式F=ρgV可求得金属块排开水的体积,即可得金属块的体积,由重力公式可求得金属块的质量,则由密度公式可求得金属块的密度.

    (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/OAF1=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

    OAF2=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

    1.8×10−4 m3=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

    点评:

    本题考点: 浮力大小的计算;密度的计算;杠杆的平衡条件;杠杆的动态平衡分析.

    考点点评: 本题综合了杠杆的力矩平衡关系、浮力公式、密度公式及受力分析等,对学生要求较高;学生应通过受力分析将以上知识点加以综合利用,才能准确求解.

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