Question

6．小明學(xué)習(xí)了密度的知識后，想判斷家中一個形狀不規(guī)則的銅制工藝品是否為空心，于是他做了以下實驗（如圖甲所示）；用細線穿過一個能夠自由旋轉(zhuǎn)的圓輪，圓輪的框架固定，一條細線穿過圓輪，細線的兩端各系一個完全相同的空塑料瓶，細線的右端再系上工藝品，向左瓶中逐漸加水至178ml時裝置恰好平衡（平衡時，左右細線下所懸吊物體的質(zhì)量相等）；接著往量筒中加入適量的水，讀出量筒示數(shù)為20ml，再把取下的工藝品緩慢放入量筒，直至完全浸沒，讀出此時量筒示數(shù)為45ml，如圖乙．（不考慮工藝品的吸水性和裝置的摩擦，ρ_銅=8.9×10³ kg/m³）
（1）工藝品受到的重力是多少？
（2）該工藝品是空心還是實心？若為空心，空心部分的體積為多少？

Answer 1

分析 （1）定滑輪的實質(zhì)是一個等臂杠桿，不省力也不費力；利用定滑輪測出黃蠟石的重力，再根據(jù)G=mg，計算出工藝品受到的重力；
（2）利用排水法分別測出工藝品的體積，最后根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出工藝品的實際體積，然后可知空心部分的體積．

解答 解：由ρ=$\frac{m}{V}$得，左瓶內(nèi)水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0g/cm³×178cm³=178g；
定滑輪是一個等臂杠桿，細線兩端各系一個完全相同的空塑料瓶，線的右端再系上黃蠟石，向左瓶中逐漸加水至178毫升時裝置恰好平衡，G_左=G_右，
即G_瓶+G_水=G_瓶+G_工藝品，G_水=G_工藝品；
G_水=G_工藝品=mg=0.178kg×10N/kg=1.78N，
（2）因為G=mg，G_水=G_工藝品，
所以m_工藝品=m_水=178g；
工藝品的實際體積V_實際=$\frac{{m}_{工藝品}}{{ρ}_{銅}}$=$\frac{178g}{8.9g/c{m}^{3}}$=20cm³，
工藝品的體積：V=45ml-20ml=25ml=25cm³，
因為V＞V_實際，
所以該工藝品是空心的，
則空心部分的體積V_空心=V-V_實際=25cm³-20cm³=5cm³．
答：（1）工藝品受到的重力是1.78N；
（2）該工藝品是空心的，空心部分的體積為5cm³．

點評 本題屬于創(chuàng)新性實驗設(shè)計，充分利用了定滑輪是等臂杠桿的特點，思路新穎；創(chuàng)新性實驗設(shè)計題是中考常見題型，要在理解常態(tài)實驗的基礎(chǔ)上加強訓(xùn)練．