Question

2．美術(shù)課上同學(xué)們用橡皮泥捏運動模型時，想知道橡皮泥的密度有多大．課后，他們?nèi)×送�一塊橡皮泥，采用了兩種實驗方案，來測量橡皮泥的密度．
方案一：選擇天平、量筒、水和細(xì)線進(jìn)行實驗操作，實驗過程按如圖所示順序進(jìn)行．

（1）由圖可知：橡皮泥的體積V=10cm³；橡皮泥的質(zhì)量m=13.4g；橡皮泥的密度ρ=1.34×10³kg/m³．
（2）請你評估：這一實驗過程測算出的密度結(jié)果將偏大（選填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”），原因是附著在橡皮泥上的水使得橡皮泥質(zhì)量的測量值偏大．
方案二：選擇如圖丁所示的彈簧測力計、水和細(xì)線設(shè)計實驗方案如下：
①．橡皮泥用線系好，用測力計測出橡皮泥的重力G₁．
②將測力計吊著的橡皮泥浸沒水中，讀出這時測力計的示數(shù)為G₂．
③則可知橡皮泥密度的表達(dá)式：$\frac{{G}_{1}{ρ}_{水}}{{G}_{1}-{G}_{2}}$．（用所測量的符號表示）．
（3）請你評價：在該方案中能不能測出橡皮泥的密度？答：不能（選填“能”或“不能”），原因是因為橡皮泥的重力小于彈簧測力計的分度值，從而無法較精確測出橡皮泥所受重力及浮力．

Answer 1

分析 方案一：（1）橡皮泥的體積等于橡皮泥浸沒水中前后的量筒中水面對應(yīng)刻度差；
橡皮泥的質(zhì)量=砝碼的質(zhì)量+游碼對應(yīng)的刻度值；
知道橡皮泥的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求出橡皮泥的密度；
（2）先測量橡皮泥的體積，后測量橡皮泥的質(zhì)量，橡皮泥上沾有水，會使橡皮泥的質(zhì)量測量值偏大．要先測量橡皮泥的質(zhì)量，然后測量橡皮泥的體積；
方案二：（1）用彈簧測力計測量橡皮泥的重力G₁，把橡皮泥浸沒在水中讀出彈簧測力計示數(shù)G₂，求出橡皮泥受到的浮力G₁-G₂．根據(jù)阿基米德原理求出浮力F_浮=ρ_水gV_排=G₁-G₂，求出橡皮泥的體積，根據(jù)G=mg求出橡皮泥的質(zhì)量，根據(jù)密度公式求出橡皮泥的密度；
（2）橡皮泥的質(zhì)量很小，重力很小，不足彈簧測力計的分度值，無法測量橡皮泥的重力，無法完成實驗．

解答 解：方案一：（1）橡皮泥的體積V=30ml-20ml=10ml=10cm³，
橡皮泥的質(zhì)量m=砝碼質(zhì)量+游碼對應(yīng)的刻度值=10g+3.4g=13.4g，
橡皮泥的密度ρ=$\frac{m}{v}$=$\frac{13.4g}{10c{m}^{3}}$=1.34g/cm³=1.34×10³kg/m³．
（2）先測量橡皮泥的體積，后測量橡皮泥的質(zhì)量，橡皮泥上沾有水，會使橡皮泥的質(zhì)量測量值偏大，橡皮泥的體積測量是準(zhǔn)確的，所以橡皮泥的密度偏大．
方案二：（1）用彈簧測力計測量橡皮泥的重力G₁，把橡皮泥浸沒在水中讀出彈簧測力計示數(shù)G₂，
橡皮泥受到的浮力：F_浮=G₁-G₂，
橡皮泥浸沒在水中受到的浮力為：F_浮=ρ_水gV_排=G₁-G₂，
橡皮泥的體積：V=V_排=$\frac{{G}_{1-}{G}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，
橡皮泥的質(zhì)量：m=$\frac{{G}_{1}}{g}$，
所以橡皮泥的密度為：ρ=$\frac{m}{v}$=$\frac{{G}_{1}{ρ}_{水}}{{G}_{1}-{G}_{2}}$．
（2）橡皮泥的重力：G₁=mg=0.0134kg×9.8N/kg=0.13132N，
彈簧測力計的分度值是0.2N，
橡皮泥的重力小于彈簧測力計的分度值，無法準(zhǔn)確測量重力，無法準(zhǔn)確求出浮力，無法準(zhǔn)確求出橡皮泥的密度．
故答案為：方案一：（1）10；13.4；1.34×10³；（2）偏大；附著在橡皮泥上的水使得橡皮泥質(zhì)量的測量值偏大；
方案二：（1）$\frac{{G}_{1}{ρ}_{水}}{{G}_{1}-{G}_{2}}$；（2）不能； 因為橡皮泥的重力小于彈簧測力計的分度值，從而無法較精確測出橡皮泥所受重力及�。�

點評 本實驗提供了固體密度測量的兩種方法：一般測量法（方案一）；浮力測量法（方案二）．