Question

小明利用輕質(zhì)硬棒（可視為杠桿）和透明塑料小桶等器材制作了如圖所示的測(cè)量液體密度的秤：用細(xì)線(xiàn)做成提紐在O點(diǎn)將硬棒吊起，棒的一端懸掛塑料小桶（小桶中可裝水或其他待測(cè)液體）．另外找一個(gè)重物作為秤砣，通過(guò)調(diào)節(jié)秤砣在硬棒上懸掛的位置，可使硬棒（杠桿）處于水平平衡．以下是小明測(cè)量某種待測(cè)液體密度時(shí)的實(shí)驗(yàn)步驟的一部分，請(qǐng)你將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．
（1）小桶內(nèi)不加液體，手提O點(diǎn)處的提紐，移動(dòng)秤砣位置，當(dāng)秤砣置于A位置時(shí)使杠桿處于水平平衡．測(cè)量并記錄此時(shí)O點(diǎn)到A點(diǎn)的距離l₀；
（2）將適量的水注入小桶中，在桶壁上標(biāo)記水面位置．移動(dòng)秤砣到某一位置，使杠桿再次處于水平平衡，測(cè)量并記錄______；
（3）將小桶內(nèi)的水全部倒出，______；
（4）已知水的密度為ρ_水，利用上述測(cè)量出的物理量和已知量，寫(xiě)出計(jì)算待測(cè)液體密度ρ_液的表達(dá)式：ρ_液=______．

Answer 1

解：設(shè)左端距O的距離為L(zhǎng)，設(shè)秤砣的重力為G；
（1）小桶內(nèi)不加液體，手提O點(diǎn)處的提紐，移動(dòng)秤砣位置，當(dāng)秤砣置于A位置時(shí)使杠桿處于水平平衡．測(cè)量并記錄此時(shí)O點(diǎn)到A點(diǎn)的距離l₀；
根據(jù)杠桿平衡的條件可得：G_桶L=Gl₀----①
（2）將適量的水注入小桶中，在桶壁上標(biāo)記水面位置．移動(dòng)秤砣到某一位置，使杠桿再次處于水平平衡，測(cè)量并記錄此時(shí)O點(diǎn)到秤砣懸掛點(diǎn)的距離l₁；
根據(jù)杠桿平衡的條件可得：G_桶L+ρ_水VgL=Gl₁----②
（3）將小桶內(nèi)的水全部倒出，再注入待測(cè)液體到達(dá)標(biāo)記處，移動(dòng)秤砣到另一位置，使杠桿再次水平平衡，測(cè)量并記錄此時(shí)O點(diǎn)到秤砣懸掛點(diǎn)的距離l₂；
根據(jù)杠桿平衡的條件可得：G_桶L+ρ_液VgL=Gl₂----③
聯(lián)立①②③可得，ρ_液=ρ_水．
故答案為：（2）此時(shí)O點(diǎn)到秤砣懸掛點(diǎn)的距離l₁；
（3）再注入待測(cè)液體到達(dá)標(biāo)記處，移動(dòng)秤砣到另一位置，使杠桿再次水平平衡，測(cè)量并記錄此時(shí)O點(diǎn)到秤砣懸掛點(diǎn)的距離l₂；
（4）ρ_水．
分析：根據(jù)杠桿平衡條件一定秤砣使杠桿平衡，并測(cè)出支點(diǎn)與秤砣間距離，保證液體體積和水的體積；
相掌握杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂列出沒(méi)出平衡時(shí)的關(guān)系式，聯(lián)立解答即可．
點(diǎn)評(píng)：本題是非常規(guī)題，難度較大，聯(lián)系到杠桿平衡條件才能解答，關(guān)鍵是正確運(yùn)用杠桿的平衡條件，同時(shí)在處理方程的時(shí)候也要注意技巧．