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?

问题描述:

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?

(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=OBOAF1=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...
答案解析:(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.
考试点: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.
知识点: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.