Question

初二物理興趣小組的幾位同學(xué)在一起探究測(cè)量液體密度的方法，他們從實(shí)驗(yàn)室借來(lái)了彈簧測(cè)力計(jì)，天平，底面積為s的平底試管、鉤碼并自己準(zhǔn)備了空方形玻璃瓶，自制量筒，刻度尺，細(xì)線(xiàn)，支架，長(zhǎng)直均勻木條，一個(gè)小金屬塊，一些碎石子，U型玻璃管，一大杯水及一瓶500ml的色拉油．他們想用不同的方法來(lái)測(cè)量色拉油的密度．
（1）性急的小強(qiáng)搶過(guò)天平、方形玻璃瓶便開(kāi)始了操作，如圖1是使用天平時(shí)的操作情況，其中操作錯(cuò)誤的是：

物體和砝碼放反了

．
（2）小明選用了彈簧測(cè)力計(jì)、金屬塊、細(xì)線(xiàn)、水、待測(cè)色拉油進(jìn)行了如圖2甲、乙、丙的操作，根據(jù)圖中所示數(shù)據(jù)可知色拉油的密度為

900

kg/m³．

（3）小雯選用平底試管、刻度尺、一些小碎石、水、待測(cè)色拉油進(jìn)行了如圖3所示的操作：

根據(jù)小雯所測(cè)的物理量，色拉油的密度為ρ_油=

ρ水(L-h1)

L-h2

；
（4）觀看了小雯的操作后，小亮靈機(jī)一動(dòng)，他用了與小雯相同的器材完成了實(shí)驗(yàn)，他一邊操作一邊給伙伴們講解（如圖4）：

小亮所得的結(jié)論是ρ_油=

ρ水h1-ρ水h2

h油

；
（5）請(qǐng)你比較小雯和小亮的方法，找出小亮的方法中的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)和一個(gè)不足：
優(yōu)點(diǎn)：

測(cè)得數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確

；
不足：

需要測(cè)量的量太多，操作有點(diǎn)復(fù)雜

．
（6）如果要用一種與他們都不同的方法來(lái)測(cè)量色拉油的密度，你將選用器材：

天平、砝碼、小燒杯、量筒

．

Answer 1

分析：（1）天平在使用時(shí)，物體應(yīng)放在左盤(pán)，砝碼應(yīng)該放在右盤(pán)．
（2）小鐵塊排開(kāi)水和油的體積相同．由1、2兩圖可以得出鐵塊在水中所受浮力，根據(jù)阿基米德原理得到鐵塊的體積；由1、3兩圖得出鐵塊在油中所受浮力，利用前面求出的體積，就可以得到油的密度．
（3）試管在水中和在油中都是漂浮，浮力相同；根據(jù)浮力相同列出比例關(guān)系式，就可以求出油的密度．
（4）試管兩次在水中都是漂浮，第一次的浮力等于其自身的重力，第二次的浮力等于自身的重力加上管內(nèi)油的重力，根據(jù)上述關(guān)系列出比例關(guān)系式，就可以求出油的密度．
（5）據(jù)實(shí)際情況評(píng)估即可；
（6）用天平和量筒進(jìn)行密度的測(cè)量方法即可．

解答：解：（1）據(jù)該題的中圖能看出，此時(shí)物體放在了右盤(pán)，砝碼放在了左盤(pán)，故此時(shí)物體和砝碼放反了；
（2）鐵塊在水中受到的浮力為
F_浮水=G-F₁=4.8N-3.8N=1.0N
據(jù)公式：F_浮=ρgV可知
鐵塊的體積為
V=

F浮

ρ水g

=

1N

1000kg/m3×10N/kg

=1.0×10^-4m³
鐵塊在油中受到的浮力為
F_浮油=G-F₂=4.8N-3.9N=0.9N
據(jù)公式F_浮=ρgV可知
油的密度為ρ_油=

F浮

vg

=

0.9N

1×10-4m3×10N/kg

=0.9×10³kg/m³
（3）設(shè)試管的底面積為S
試管在水中受到的浮力為
F_浮水=ρ_水gS（L-h₁）
試管在油中受到的浮力為
F_浮油=ρ_油gS（L-h₂）
ρ_水gS（L-h₁）=ρ_油gS（L-h₂）
解得ρ_油=

ρ水(L-h1)

L-h2

；
（4）設(shè)試管的底面積為S
試管在水中受到的浮力為
F_浮水=ρ_水gS（L-h₁）
所加的油的重力是：G=mg=ρ_油gSh_油；
試管裝入油后受到的浮力為
F_水=ρ_水gS（L-h₂）
ρ_水gS（L-h₁）+ρ_油Sgh_油⁼ρ_水gS（L-h₂）
ρ_油=

ρ水h1-ρ水h2

h油

；
（5）比較小雯和小亮的方法，可知小亮的方法中的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是測(cè)得數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確；
其不足是：需要測(cè)量的量太多，操作有點(diǎn)復(fù)雜．
（6）據(jù)我們所學(xué)的測(cè)量液體密度的一般方法即可，故所需要的器材有：天平、砝碼、小燒杯、量筒．
故答案為：（1）物體和砝碼放反了；（2）900；（3）

ρ水(L-h1)

L-h2

；
（4）

ρ水h1-ρ水h2

h油

；
（5）優(yōu)點(diǎn)：測(cè)得數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確；缺點(diǎn)：需要測(cè)量的量太多，操作有點(diǎn)復(fù)雜．
（6）天平、砝碼、小燒杯、量筒．

點(diǎn)評(píng)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)首先注意科學(xué)性，規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，在此前提下力求簡(jiǎn)便．