Question

【題目】小芳要測量木塊的密度，實(shí)驗(yàn)器材有木塊、彈簧測力計(jì)（0~5N）、底部固定有滑輪的水槽、細(xì)線及足量的水。

(1)如圖甲，使用彈簧測力計(jì)測重力時(shí)，手應(yīng)該拿住彈簧測力計(jì)的_________ （選填“A”或“B”），A拉環(huán)位置B刻度盤位置；

(2)現(xiàn)用彈簧測力計(jì)測木塊的重力，如圖甲，示數(shù)為_________ N；再用細(xì)線繞過滑輪將木塊與測力計(jì)連接起來接著往水槽中倒入適量的水，使木塊浸沒在水中，如圖乙，木塊在水中靜止時(shí)測力計(jì)示數(shù)為1.6N，木塊的密度為_________ kg/m3，本實(shí)驗(yàn)滑輪的作用是_________________。

(3)小芳分析發(fā)現(xiàn)，保持物體始終浸沒，如果把水換成其他液體，測力計(jì)的示數(shù)就會不同，于是他把測力計(jì)的刻度改成相應(yīng)的密度值，將該裝置改為量液體密度的“密度計(jì)”，原測力計(jì)的1.0N刻度處標(biāo)注為_________kg/m3，該“密度計(jì)”的刻度分布_________ （選填“ 均勻”或“不均勻”）；

(4)若要增大這種“密度計(jì)”的最大測量值，可以采取的方法有____________ （寫出一種即可）；

(5)善于思考的小芳突發(fā)奇想，用家中臺秤替換彈簧測力計(jì)，其余實(shí)驗(yàn)器材不變的情況下測量密度為的塑料泡沫，于是她采用如下方法：

A．首先測得泡沫的質(zhì)量為0.6kg；然后在底部裝有定滑輪的圓柱形容器中加入適量的水，再靜放在水平臺秤上（如圖甲），臺秤的示數(shù)m1為6kg；

B．然后把質(zhì)地均勻的長方體泡沫放入水中，用一輕質(zhì)的細(xì)線通過定滑輪緩慢地將泡沫拉入水中，拉力F的方向始終豎直向上，在將泡沫緩慢拉入水中的過程中，如圖乙若物體浸入水中的體積占總體積一半時(shí)臺秤的示數(shù)m2為_________ kg；

C．當(dāng)木塊浸沒在水中與圖甲相比較臺秤的示數(shù)_____ （選填“變大”、“變小”或“不變”）（不考慮滑輪的摩擦，在整個(gè)過程中水始終沒有溢出，泡沫不吸水，不變形，且未與容器接觸）。

Answer 1

【答案】A 2.4 0.6×103 改變力的方向 0.85×103 均勻 可以換用更大量程的彈簧測力計(jì)（或換用體積更小的木塊，換用密度更大的物塊） 6.2 變小

【解析】

(1)本實(shí)驗(yàn)中，使用彈簧測力計(jì)時(shí)，手應(yīng)該拿住彈簧測力計(jì)的拉環(huán)，手拿刻度盤時(shí)不能保證彈簧測力計(jì)豎直方向，故要握住A拉環(huán)位置；

(2)明確彈簧測力計(jì)的分度值，再根據(jù)指針指示來讀數(shù)；圖乙中使用的是定滑輪，可以改變力的方向，不能省力，所以彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為對木塊的拉力，根據(jù)二力平衡知識可知求出浮力；根據(jù)求出木塊的體積；根據(jù)求出木塊的密度；

(3)根據(jù)求出當(dāng)測力計(jì)的示數(shù)為1N時(shí)所受浮力，然后利用可求得液體的密度，根據(jù)和推導(dǎo)出與的關(guān)系，分析得出結(jié)論；

(4)要增大這種“密度計(jì)”的最大測量值，可以從彈簧測力計(jì)的量程、木塊的體積、密度等角度考慮可以采取的方法；

(5)根據(jù)求出泡沫不同位置時(shí)所受的浮力，然后利用求出繩子的拉力；把容器、水、滑輪和泡沫看做一個(gè)整體，則受豎直向下的總重力，豎直向上的拉力和支持力的作用，則根據(jù)求出臺秤對容器的支持力，由于臺秤的示數(shù)顯示了物體對其產(chǎn)生的壓力，根據(jù)相互作用力的關(guān)系及重力公式即可換算出臺秤的示數(shù)。

(1)[1]本實(shí)驗(yàn)中，使用彈簧測力計(jì)時(shí)，手應(yīng)該拿住彈簧測力計(jì)的拉環(huán)

(2)[2]圖甲中彈簧測力計(jì)的分度值為0.2N，木塊在空氣中的重力即彈簧測力計(jì)的示數(shù)為2.4N；

[3]圖乙所示的木塊浸沒水中時(shí)木塊共受到重力、拉力、浮力三個(gè)力的作用，

圖乙中彈簧測力計(jì)的拉力，木塊受到的浮力：

，

根據(jù)可得木塊的體積：

，

木塊的質(zhì)量：

，

木塊的密度：

；

[4]圖乙中使用的是定滑輪，可以改變力的方向；

(3)[5]當(dāng)測力計(jì)的示數(shù)為1N時(shí)所受浮力

，

由排可得液體的密度：

；

[6]物體完全浸沒在液體中，排開液體體積V排一定，G、g也是定值，所以與是一次函數(shù)關(guān)系，則密度秤的刻度是均勻的；

(4)[7]若要增大這種“密度計(jì)”的最大測量值，可以采取的方法：可以換用更大量程的彈簧測力計(jì)（或換用體積更小的木塊，換用密度更大的物塊）；

(5)[8]泡沫的體積：

，

泡沫的重力：

，

容器、水和滑輪的總重力：

，

當(dāng)泡沫的一半體積浸入水中時(shí)，受到的浮力：

，

以泡沫為研究對象，受力情況如圖1，根據(jù)力的平衡條件可得，繩子的拉力：

，

由于臺秤的示數(shù)顯示了物體對其產(chǎn)生的壓力，把容器、水、滑輪和泡沫看做一個(gè)整體，則受豎直向下的總重力，豎直向上的拉力和支持力的作用，如下圖2所示，由力的平衡條件可得，則此時(shí)臺秤受到的壓力：

，

臺秤的示數(shù)：

；

[9]當(dāng)泡沫的全部體積浸沒在水中時(shí)，泡沫受到的浮力：

，

此時(shí)繩子的拉力：

，

臺秤受到的壓力：

臺秤的示數(shù)：

故當(dāng)木塊浸沒在水中與圖甲相比較臺秤的示數(shù)，臺秤的示數(shù)減小。