Question

（2013?東城區(qū)一模）如圖甲所示為內(nèi)充氦氣的叮當(dāng)貓?jiān)煨偷暮�氣球，小蘭知道氣球里的氣體會慢慢跑出，所以想研究氦氣球中氦氣體積的減少量△V隨時(shí)間△t變化的情況，她利用如圖乙所示的有刻度的杠桿、一個(gè)質(zhì)量m=50g的鉤碼、細(xì)線和手表，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成了探究．請你寫出實(shí)驗(yàn)步驟，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表．（提示：氦氣體積的減少量與氣球體積的減少量相等；空氣的密度ρ_空=1.29kg/m³；氦氣的密度約是空氣密度的七分之一，可不考慮其重力）

Answer 1

分析：氦氣體積減少的量無法直接測出，但氦氣體積的減少量與氣球體積的減少量相等可以利用阿基米德原理求出氣球所受浮力的變化，氣球所受浮力的變化可以利用杠桿的平衡條件進(jìn)行確定，然后密度公式和重力公式確定氦氣球中氦氣體積的減少量△V隨時(shí)間△t變化的情況，據(jù)此進(jìn)行解答和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格．

解答：解：實(shí)驗(yàn)步驟：
①將杠桿調(diào)節(jié)至在水平位置平衡，用細(xì)線將氦氣球系在杠桿上距支點(diǎn)為l₀的某條刻線處；
②將鉤碼用細(xì)線套在杠桿上，與氣球同側(cè)，調(diào)節(jié)繩套的位置，直至杠桿再次在水平位置平衡，讀出繩套距離支點(diǎn)的距離l₁，并將l₀、l₁和當(dāng)時(shí)的時(shí)間t₁記錄在表格中；
③在t₂時(shí)刻觀察杠桿，如仍平衡，適當(dāng)延長時(shí)間間隔；如不平衡，調(diào)節(jié)繩套的位置直至再次平衡，記錄繩套距離支點(diǎn)的距離l₂和當(dāng)時(shí)的時(shí)間t₂記錄在表格中；
④仿照步驟③，再做5次實(shí)驗(yàn)，把數(shù)據(jù)t₃-t₇，l₃-l₇記錄在表格中；
⑤根據(jù)△t=t₂-t₁，△F_浮1=

mg(l1-l2)

l0

，根據(jù)ρ=

m

V

和G=mg可得△V₁=

m(l1-l2)

l0ρ空

，計(jì)算并記錄在表格中，按相同方法分別計(jì)算出△V₂-△V₆記錄在表格中．
記錄表格：
l₀=（　　）m，l₁=（　�。﹎，t₁=（　�。﹕

t/h
△t/h
l/m
△V/m3

點(diǎn)評：利用杠桿平衡條件得出氦氣體積的減少量△V是解決問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有利用平衡條件得出浮力的變化，才能最終得出氦氣體積的減少量△V隨時(shí)間△t變化；本題中需要記錄的數(shù)據(jù)較多，需要我們搞清各數(shù)據(jù)間的關(guān)系，并最終確定表格需要記錄的數(shù)據(jù)．