完成下列各探究题:
(1)只有量筒、细铁丝和足量的水,设计一个测量小木块密度的实验.
①写出简要的测量步骤和需要测量的物理量;②写出木块密度的最简表达式.
(2)手边只有一个量筒、足够的水,如何利用这些器材测量橡皮泥的密度(橡皮泥的密度大于水的密度)?写出简要的测量步骤和橡皮泥密度的最简表达式.
(3)小明在海滩上玩时,拾到了一个五彩鹅卵石,于是他想测量鹅卵石的密度,但身边只带有弹簧测力计、细线.海水的密度已知,请你帮他设计一个测量鹅卵石密度的可行方案,要求写出简要的实验步骤和鹅卵石密度的最简表达式.
网友回答
答:(1)步骤:①用量筒量取一定体积的水,记下水的体积V1;
②将小木块放入量筒中漂浮记下体积V2;小木块的质量m====ρ水(V2-V1),
③用细铁丝将小木块完全浸入水中,记下体积V3;小木块的体积V=V3-V1.
表达式:ρ木==ρ水.
(2)步骤:①用量筒量取一定体积的水,记下水的体积V1;
②将橡皮泥捏成酒杯状放入量筒中漂浮记下体积V2;橡皮泥的质量m====ρ水(V2-V1),
③用细铁丝将橡皮泥按入水中,记下体积V3;橡皮泥的体积V=V3-V1.
表达式:ρ木==ρ水.
(3)步骤:
①分别用弹簧测力计测出鹅卵石的重力G,则鹅卵石的质量m=;
②将鹅卵石浸没在海水中,读出弹簧测力计的示数为F,则鹅卵石受到的浮力F浮=G-F,结合阿基米德原理可得,G-F=ρ海水gV排,即V排=,由于鹅卵石完全浸没,所以鹅卵石的体积V=V排=.
表达式:ρ鹅卵石==ρ海水.
解析分析:(1)木块漂浮,则浮力等于自重,根据阿基米德原理,浮力又等于排开的水重,已知水的密度,根据量筒中示数的变化可得出排水的体积,这样物块的质量便可求出来了.再通过物块完全浸没时的排水体积得到物块的体积,就可以求出它的密度了.
(2)可以将橡皮泥捏成酒杯状,根据(1)的实验步骤测量橡皮泥的密度.
(3)利用二次称量法测出金属块在不同液体中受到的浮力,然后比较金属块在不同液体中受到的浮力关系,然后得出结论;若浮力相等,则浮力的大小与液体的密度无关,若浮力不相等,则浮力的大小与液体的密度有关.
点评:利用等效替代法测固体密度的方法,主要在没有天平的情况下使用,应重点掌握对质量的测量和计算过程;没有量筒情况下,应重点对体积的测量和计算过程.