Question

完成下列各探究題：
（1）只有量筒、細鐵絲和足量的水，設(shè)計一個測量小木塊密度的實驗．
①寫出簡要的測量步驟和需要測量的物理量；②寫出木塊密度的最簡表達式．
（2）手邊只有一個量筒、足夠的水，如何利用這些器材測量橡皮泥的密度（橡皮泥的密度大于水的密度）？寫出簡要的測量步驟和橡皮泥密度的最簡表達式．
（3）小明在海灘上玩時，拾到了一個五彩鵝卵石，于是他想測量鵝卵石的密度，但身邊只帶有彈簧測力計、細線．海水的密度已知，請你幫他設(shè)計一個測量鵝卵石密度的可行方案，要求寫出簡要的實驗步驟和鵝卵石密度的最簡表達式．

Answer 1

分析：（1）木塊漂浮，則浮力等于自重，根據(jù)阿基米德原理，浮力又等于排開的水重，已知水的密度，根據(jù)量筒中示數(shù)的變化可得出排水的體積，這樣物塊的質(zhì)量便可求出來了．再通過物塊完全浸沒時的排水體積得到物塊的體積，就可以求出它的密度了．
（2）可以將橡皮泥捏成酒杯狀，根據(jù)（1）的實驗步驟測量橡皮泥的密度．
（3）利用二次稱量法測出金屬塊在不同液體中受到的浮力，然后比較金屬塊在不同液體中受到的浮力關(guān)系，然后得出結(jié)論；若浮力相等，則浮力的大小與液體的密度無關(guān)，若浮力不相等，則浮力的大小與液體的密度有關(guān)．

解答：答：（1）步驟：①用量筒量取一定體積的水，記下水的體積V₁；
②將小木塊放入量筒中漂浮記下體積V₂；小木塊的質(zhì)量m=

G

g

=

G排

g

=

m排g′

g

=ρ_水（V₂-V₁），
③用細鐵絲將小木塊完全浸入水中，記下體積V₃；小木塊的體積V=V₃-V₁．
表達式：ρ_木=

m

V

=

V2-V1

V3-V1

ρ_水．
（2）步驟：①用量筒量取一定體積的水，記下水的體積V₁；
②將橡皮泥捏成酒杯狀放入量筒中漂浮記下體積V₂；橡皮泥的質(zhì)量m=

G

g

=

G排

g

=

m排g′

g

=ρ_水（V₂-V₁），
③用細鐵絲將橡皮泥按入水中，記下體積V₃；橡皮泥的體積V=V₃-V₁．
表達式：ρ_木=

m

V

=

V2-V1

V3-V1

ρ_水．
（3）步驟：
①分別用彈簧測力計測出鵝卵石的重力G，則鵝卵石的質(zhì)量m=

G

g

；
②將鵝卵石浸沒在海水中，讀出彈簧測力計的示數(shù)為F，則鵝卵石受到的浮力F_浮=G-F，結(jié)合阿基米德原理可得，G-F=ρ_海水gV_排，即V_排=

G-F

ρ海水g

，由于鵝卵石完全浸沒，所以鵝卵石的體積V=V_排=

G-F

ρ海水g

．
表達式：ρ_鵝卵石=

m

v

=

G

G-F

ρ_海水．

點評：利用等效替代法測固體密度的方法，主要在沒有天平的情況下使用，應(yīng)重點掌握對質(zhì)量的測量和計算過程；沒有量筒情況下，應(yīng)重點對體積的測量和計算過程．