解答题现有一只长方形的小铁盒、一把刻尺、一个盛有适量水的玻璃缸等器材,请你想一个办法利用这些器材测出一盒内装有500枚大头针的每根针的平均质量.
要求:写出实验原理、实验操作步骤和1枚大头针的质量表达式.
网友回答
解:用刻度尺量出长方形铁盒的长、宽、高,分别记作L1、L2、L3,则铁盒的体积为L1L2L3,在金属盒,高度处做一标志;让金属盒漂浮在水面上,并记下浸入部分的高度为L4,
在金属盒中轻轻放入适当数量的大头针N枚,使水面上升至标志处,可以计算出N枚大头针排开水的体积为:v=(L3-L4)L1L2,
根据阿基米德原理可知N枚大头针的重量为:G排=ρ水gv,质量为:(L3-L4)L1L2ρ水,一枚大头针的质量为:m=.
设计实验步骤如下:
(1)用刻度尺量出长方形铁盒的长、宽、高,分别记作L1、L2、L3;
(2)在金属盒内2/3高度处做一标志;
(3)让金属盒漂浮在水面上,并记下浸入部分的高度为L4;
(4)在金属盒中轻轻放入适当数量的大头针,使水面上升至标志处,记下大头针枚数N;
(5)计算1枚大头针的质量为:m=,解析分析:(1)每根针的平均质量等于N枚大头针的总质量除以N.(2)由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gv排可知,当它所受的浮力等于重力时,物体悬浮在液体中,或漂浮在液面上.据此可设计实验步骤测出N枚大头针的重量.点评:由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gv排可知,物体浸在液体中受到的浮力与液体的密度和排开液体的体积有关,而与物体的密度、物体的体积、物体的形状无关;此题利用浮力的知识和累积法测量微小物体的重量,通过这道题,我们要加强理论联系的能力,使物理知识为生活服务.