2026年阳光假日暑假八年级理综通用版第181页答案
13.跨学科实践小组设计了“测量气球在空气中所受浮力”的实验。
(1)实验过程
①如图 ,用细线穿过自制标尺的O点并悬挂,使其处于水平平衡状态,其中标尺的分度值为1 mm。(图中毫米刻度没有画出)
②将充足气的篮球和套有气针的干瘪气球,固定悬挂在标尺左端距O点$L_0$的位置;在标尺右端对称位置悬挂小桶,往桶内装入适量细沙,使标尺处于水平平衡状态。若测得小桶和细沙的总重力为G,则篮球和气球(含气针)的总重力为

③把气针插入篮球的气门,气球随即膨胀,如图 ,标尺的
(填“左端”或“右端”)向下发生倾斜,理由是

④测量膨胀气球受到的浮力大小。
方法一:在不改变小桶悬挂位置的情况下,
(填“向小桶内添加”“从小桶内取出”)重力为$G_0$的细沙,使标尺重新水平平衡,则膨胀气球受到的浮力大小为

方法二:保持小桶和细沙总重力为G的情况下,移动小桶悬挂的位置,使标尺重新处于水平平衡状态,此时小桶悬挂位置到O点的距离为L,则膨胀气球受到的浮力大小为

(2)实验评估
如图 ,如果用钩码替换图1中的小桶和桶内的细沙,为了较精准地测量膨胀气球受到的浮力大小,采用(1)④中的哪种方法更合理?
。简要说明理由

答案

解:
(1) ② 根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,左右两侧力臂均为$L_0$,因此篮球和气球(含气针)的总重力为 $\boldsymbol{G}$。
③ 右端;气球膨胀后排开空气的体积增大,受到的浮力变大,左端对标尺的向下拉力减小,左端拉力与力臂的乘积小于右端拉力与力臂的乘积,因此右端向下倾斜。
④ 方法一:从小桶内取出;$\boldsymbol{G_0}$;
方法二:由杠杆平衡条件得:$(G-F_\mathrm{浮})L_0 = GL$,解得膨胀气球受到的浮力大小为 $\boldsymbol{\dfrac{G(L_0-L)}{L_0}}$。
(2) 方法二;钩码的重力为固定值,无法通过增减钩码得到任意大小的重力,难以精准使杠杆重新平衡,而标尺分度值为1mm,移动钩码悬挂位置可以精准调节杠杆水平平衡,测量结果更准确。