Question

13．小明同學(xué)準(zhǔn)備利用“一個彈簧測力計、一個重錘、兩根質(zhì)量和體積均忽略不計的細(xì)線、一個裝有適量水的燒杯”測量一個不規(guī)則小木塊的密度．
請你幫他將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整．
（1）用細(xì)線系住木塊，掛在彈簧測力計下，記錄彈簧測力的示數(shù)F；
（2）用細(xì)線將重錘系在木塊下方，將重錘浸沒在水中，記錄彈簧測力的示數(shù)F₁；
（3）將木塊和重錘全部浸沒在水中，記錄彈簧測力計的示數(shù)F₂；
（4）已知水的密度為ρ_水，利用測量出的物理量和ρ_水計算出木塊的密度ρ_木=$\frac{F}{{F}_{1}-{F}_{2}}$•ρ_水．

Answer 1

分析 （1）將木塊和重錘全部浸沒在水中，彈簧測力計的示數(shù)F₂等于木塊與重錘的重力和減去木塊和重錘受到的浮力；用細(xì)線將重錘系在木塊下方，將重錘浸沒在水中，彈簧測力的示數(shù)F₁等于木塊與重錘的重力和減去重錘所受的浮力；用F₁減去F₂即可得到木塊浸沒在水中所受的浮力．
（2）根據(jù)阿基米德原理F_浮=ρ_水g_V排，求出V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，而物體浸沒水中時體積V=V_排，用公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出木塊的密度．

解答 解：實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)用彈簧測力計測得木塊所受的重力、木塊與重錘的重力和減去重錘所受的浮力所得之差F₁，若再測得木塊與重錘的重力和減去木塊和重錘受到的浮力之差F₂，即可得木塊浸沒在水中所受的浮力F_浮=F₁-F₂．
據(jù)阿基米德原理F_浮=ρ_水gV_排，得：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
物體浸沒水中時體積V=V排，
V_木=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，
根據(jù)密度計算公式ρ=$\frac{m}{V}$，得：
ρ_木=$\frac{\frac{F}{g}}{{V}_{木}}$=$\frac{F}{g}$•$\frac{{ρ}_{水}g}{{F}_{1}-{F}_{2}}$，
即ρ_木=$\frac{F}{{F}_{1}-{F}_{2}}$•ρ_水．
故答案為：（3）將木塊和重錘全部浸沒在水中，記錄彈簧測力計的示數(shù)F₂；（4）$\frac{F}{{F}_{1}-{F}_{2}}$•ρ_水．

點(diǎn)評 本題是非常規(guī)題，難度較大，聯(lián)系到浮力知識才能解答，以后做題要多讀幾遍題目，認(rèn)真思考，培養(yǎng)綜合解答問題的能力!在測固體的體積時，注意有時不用量筒，而是借助水這種特殊的物質(zhì)，先計算出物體浸沒水中受到的浮力，再根據(jù)阿基米德原理算出體積．