某校物理教师给同学们布置了一道课后作业题:“你怎样用这个不等臂杠杆来验证阿基米德原理并确定一合金块的密度”。轻质杠杆以O为支点,OA∶OB = 1∶3,在A端挂上一块边长为3cm的正方体合金,这时在B端挂上质量为72g的重物,杠杆恰好水平平衡,如图21所示;若将合金块浸没水中,在B端改挂质量为63g的重物,杠杆又能水平平衡。
(1)用上述实验数据验证阿基米德原理。
(2)求此合金的密度
解析:
(1)物体排开水的体积是:
V排=V金=(3cm)3=27cm3=27×10-6m3
物体排开水的重力:
G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×27×10-6m3
=0.27N
合金的重力:因为在空气中平衡,故
G金OA=GBOB
G金OA=72×10-3kg×g×OB
G金=72×10-3kg×10N/kg | OB | =72×10-3kg×10N/kg× | 3 | =2.16N |
OA | 1 |
当物体浸没水中,杠杆平衡,故
(G金-F浮)×OA=GB×OB 即
(2.16-F浮)×OA=63×10-3g×OB
F浮=2.16- | 63×10-3g×OB | =2.16-63×10-3g× | 3 | =0.27(N) |
OA | 1 |
可见F浮=G排。从而验证了阿基米德原理。
(2)金属块的密度
ρ金= | m金 | = | G金 | = | 2.16N | =8×103kg/m3 |
V金 | gV金 | 10N/kg×27×10-6m3 |
微信扫码关注三人行问答社区 公众号