Question

6．某科學(xué)興趣小組在進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐時(shí)，在水庫岸邊發(fā)現(xiàn)了一塊“浮石”，外界看起來像石頭，但它卻能浮在水面上，這一現(xiàn)象引起了大家的關(guān)注，為研究物體密度，小組同學(xué)找來了彈簧測力計(jì)、輪滑、塑料吸盤、細(xì)線等器材，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)（已知水的密度為ρ_水，忽略繩重與摩擦）
步驟一：擦干“浮石”掛在彈簧測力下靜止時(shí)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F₁，如圖甲所示．
步驟二：小組同學(xué)用吸盤將滑輪固定在水底，如乙圖所示，應(yīng)用定滑輪向上拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使“浮石”完全浸沒在水中靜止時(shí)，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F₂．
步驟三：計(jì)算此時(shí)“浮石”的浮力F_浮=F₁+F₂，則該物體的密度ρ=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}+{F}_{2}}$ρ_水．

Answer 1

分析 當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)上時(shí)，測量物體的重力，可求出物體的質(zhì)量；物體浸沒在水中時(shí)，利用阿基米德原理和定滑輪的特點(diǎn)求出物體的體積，然后根據(jù)密度公式求出物體的密度．

解答 解：
（1）如圖甲所示，物體掛在彈簧測力計(jì)上，靜止時(shí)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F₁（即物體的重力為F₁）；
如圖乙所示，向上拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使物體浸沒在水中并靜止時(shí)，此時(shí)物體受到豎直向上的浮力、豎直向下的重力和豎直向下的拉力作用，且滿足F_浮=G+F₂，根據(jù)阿基米德原理求出物體的體積，然后求出物體的密度；據(jù)此分析，②中應(yīng)補(bǔ)充的步驟為：使“浮石”完全浸沒在水中靜止時(shí)；
（2）如圖甲，物體靜止時(shí)，G=F₁；
如圖乙，使物體浸沒在水中并靜止時(shí)，F(xiàn)_浮=G+F₂，
所以，此時(shí)“浮石”的浮力：F_浮=F₁+F₂，
根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可得物體體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，
物體的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{F}_{1}}{g}$，
物體的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{{F}_{1}}{g}}{\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}+{F}_{2}}$ρ_水．
故答案為：完全浸沒在水中靜止時(shí)；F₁+F₂；$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}+{F}_{2}}$ρ_水．

點(diǎn)評(píng) 測量固體密度時(shí)一定要想法測量物體的質(zhì)量和體積．測量固體質(zhì)量的方法：用天平測量質(zhì)量；用彈簧測力計(jì)測量重力求質(zhì)量；利用漂浮條件求重力，再求出質(zhì)量．測量固體體積的方法：量筒測量體積，阿基米德原理測量體積；同體積的水等效替代的方法．