Question

15．在一次物理興趣小組的活動(dòng)中，某小組同學(xué)準(zhǔn)備用彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水、吸盤(pán)、滑輪、細(xì)線來(lái)測(cè)量木塊
（不吸水）的密度．
（1）如圖甲所示，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊在空氣中的重力，請(qǐng)?jiān)趫D甲中畫(huà)出木塊所受重力的示意圖．
（2）將滑輪的軸固定在吸盤(pán)的掛鉤上，擠出吸盤(pán)內(nèi)部的空氣，吸盤(pán)在大氣壓的作用下被緊緊壓在燒杯底部，如圖乙所示．在燒杯中倒入適量的水，將木塊放入水中后，用彈簧測(cè)力計(jì)將木塊全部拉入水中，如圖丙所示，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為0.4N．如果不計(jì)摩擦和繩重，圖丙所示的水塊受到的浮力，為1N，木塊的密度為0.6×10³kg/m³．
（3）如果將燒杯中的水換成另一種液體，用彈簧測(cè)力計(jì)將該木塊全部拉入該液體中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為0.2N，該液體的密度為0.8×10³kg/m³．
（4）如果實(shí)驗(yàn)中先用彈簧測(cè)力計(jì)將木塊全部拉入水中，然后取出木塊直接測(cè)量木塊的重力，從理論上分析，按這樣的實(shí)驗(yàn)順序測(cè)得的木塊密度值偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）確定彈簧測(cè)力計(jì)的最小分度值，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，然后畫(huà)出其重力示意圖；
（2）如圖乙將滑輪的軸固定在吸盤(pán)的掛鉤上，擠出吸盤(pán)內(nèi)部的空氣，吸盤(pán)內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓，在外界大氣壓的作用下，吸盤(pán)被壓在燒杯底部；圖丙中使用的是定滑輪，不能省力，所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為對(duì)木塊的拉力，根據(jù)二力平衡知識(shí)可知F_浮=G+F_拉求出浮力；根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出木塊的體積；根據(jù)公式G=mg=ρVg求出木塊的密度；
（3）根據(jù)F_浮=G+F_拉求出木塊在液體中受的浮力；根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排求出液體的密度；
（4）先用彈簧測(cè)力計(jì)將木塊全部拉入水中，然后取出木塊直接測(cè)量木塊的重力，由于木塊沾水所測(cè)重力偏大，由此分析解答．

解答 解：
（1）圖甲中彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為 0.2N，木塊在空氣中的重力，即彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為 0.6N；從重心畫(huà)豎直向下的重力示意圖如圖所示：
（2）將滑輪的軸固定在吸盤(pán)的掛鉤上，擠出吸盤(pán)內(nèi)部的空氣，吸盤(pán)內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓，在外界大氣壓的 作用下，吸盤(pán)被壓在燒杯底部；
圖丙中彈簧測(cè)力計(jì)的拉力：F_拉=0.4N，
木塊受到的重力、拉力和浮力是平衡力，所以木塊受到的浮力：
F_浮=G+F_拉=0.6N+0.4N=1N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，木塊體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=10^-4m³，
由G=mg=ρ_木gV可得木塊的密度：
ρ_木=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{0.6N}{1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=0.6×10³kg/m³；
（3）木塊在液體中受的浮力：F_浮′=G+F_拉′=0.6N+0.2N=0.8N，
由F_浮=ρ_液gV_排可得液體的密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮}′}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.8N}{10N/kg×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³；
（4）用彈簧測(cè)力計(jì)將木塊全部拉人水中，然后取出木塊直接測(cè)量木塊的重力，由于木塊上沾有水，使測(cè)得的重力偏大，根據(jù)ρ=$\frac{G}{gV}$可知求出木塊的密度會(huì)偏大．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）大氣壓；1；0.6×10³；（3）0.8×10³；（4）偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是學(xué)生對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)、力的示意圖的畫(huà)法、浮力、重力、密度計(jì)算公式的理解和掌握，知識(shí)點(diǎn)太多，綜合性，但難度不大．