Question

問題解決：
給你一支平底試管（厚度忽略不計）、一個裝有足量水的水槽，一把刻度尺，請你設計一個可以測量少量液體密度的裝置，要求：
（1）在圖中畫出裝置圖．
（2）寫出實驗步驟：

①用刻度尺測量平底試管的長度為L；
②讓空平底試管漂浮在水槽里的水面上的；用刻度尺測量平底試管露出液面的長度L₁；
設空平底試管的底面積為s，則G_試管=G_排水1=ρ_水s（L-L₁）；
③往空平底試管裝入部分液體，測出液體的深度L₂；
G_液體=ρ_液體sL₂
④讓裝入液體的空平底試管漂浮在水槽里的水面上的；用刻度尺測量平底試管露出液面的長度L₃；
則G_液體+G_試管=G_排水2=ρ_水s（L-L₃）

．
（3）推導出液體密度的表達式：

ρ_液體=

L1-L3

L2

ρ水

．

Answer 1

分析：（1）要根據(jù)設計的測量思路及原理來確定．利用浮力的知識來判斷液體和排開水的質(zhì)量；但測量排開水的體積和液體的體積如何測量是關鍵，由于給出的器材中沒有測量體積的工具，所以要通過測量平底試管（厚度忽略不計）浸入水的深度和液體在試管里的高度來間接求得．
（2）根據(jù)選定的實驗器材，結(jié)合實驗原理，圍繞著測量出的裝入液體后液體的質(zhì)量和排開水的質(zhì)量相等，結(jié)合它們的體積和水的密度可求出液體的密度．
（3）液體密度的表達式要根據(jù)計算公式利用測得量與已知的常數(shù)值來表示．

解答：解：（1）方框內(nèi)畫出實驗裝置圖如圖：

（2）實驗步驟：
①用刻度尺測量平底試管的長度為L；
②讓空平底試管漂浮在水槽里的水面上的；用刻度尺測量平底試管露出液面的長度L₁；
設空平底試管的底面積為s，則G_試管=G_排水1=ρ_水s（L-L₁）----------（1）；
③往空平底試管裝入部分液體，測出液體的深度L₂；
G_液體=ρ_液體sL₂；-------（2）
④讓裝入液體的空平底試管漂浮在水槽里的水面上的；用刻度尺測量平底試管露出液面的長度L₃；
則G_液體+G_試管=G_排水2=ρ_水s（L-L₃）---------（3）；
（3）表達式為：ρ_液體=

L1-L3

L2

ρ水．
故答案為：ρ_液體=

L1-L3

L2

ρ水

點評：本題考查實驗探究中的設計、步驟和表達式．測密度的實驗應注意在沒有測量質(zhì)量和體積的條件下轉(zhuǎn)換角度分析，利用試管漂浮在水面的條件解決．