如图所示，一个实心金属柱体，横截面是不规则多边形．某同学要“测量该柱体横截面积”．器材有：一把刻度尺、一个弹簧测力计、装有适量水的烧杯（烧杯高度小于柱体高度）．该同学

Question

如图所示，一个实心金属柱体，横截面是不规则多边形．某同学要“测量该柱体横截面积”．器材有：一把刻度尺、一个弹簧测力计、装有适量水的烧杯（烧杯高度小于柱体高度）．该同学计划在柱体侧面画一条横线OA，用刻度尺测出柱体底到OA的距离h．

（1）要测量出该柱体的横截面积，还需要两个实验步骤，请将这两个实验步骤补充完整，用字母表示出所测量的物理量．
①___．
②___．
（2）所测得柱体横截面积的表达式：___．
（3）在柱体侧面确定横线OA的位置时，需要考虑哪些方面？（写出两条即可）
①___．②___．

Answer 1

（1）结合题中的器材和题意可知，本实验需要测出圆柱体在水中受到的浮力，故实验步骤为：
①用弹簧测力计测出金属柱体的重力G．
②缓慢下移柱体，当横线OA与水面相平时，读出测力计的示数F．
（2）根据称重法可知，柱体所受浮力F_浮=G-F，
由F_浮=ρ_水gV_排可得，柱体底到OA之间的体积：
V_排=(F浮)/(ρ水g)=(G-F)/(ρ水g)，
横截面积：S=(V排)/(h)=((G-F)/(ρ水g))/(h)=(G-F)/(ρ水gh)．
（3）根据实验步骤可知，横线OA位置以下部分能够浸没在水中，利用称重法测量的浮力，则烧杯底不能对柱体产生支持力，所以柱体底部不接触烧杯底．
本实验是通过测量浮力的大小来计算排开水的体积从而得到柱体的横截面积，所以，要准确测出浮力的大小，则柱体受到的浮力必须大于测力计的分度值，即：G-F的值要大于测力计的分度值．
故答案为：（1）①用弹簧测力计测出金属柱体的重力G．
②缓慢下移柱体，当横线OA与水面相平时，读出测力计的示数F．
（2）S=(G-F)/(ρ水gh)．
（3）①横线OA的位置能够浸没在水中，且柱体底部不接触烧杯底．
②G-F要大于测力计的分度值．