Question

小明利用彈簧測力計、細線、玻璃杯和水測量石塊及木塊的密度，他設計了如圖所示的實驗方案并按順序完成了甲、乙、丙、丁、戊的實驗操作，根據圖中內容，完成以下分析：

（1）分析步驟甲中測力計示數，石塊受重力______N；
（2）對比分析步驟甲和乙的測力計示數，利用所學浮力知識知石塊的體積為______m³，密度為______kg/m³；
（3）對比______兩步驟中彈簧測力計的示數可知木塊的質量；
（4）分析丁、戊兩步驟中彈簧測力計示數，木塊浸沒在水中所受到的浮力為______N，木塊的密度為______kg/m³；
（5）小勇卻認為小明所測木塊密度的方案中有缺限，實驗中只用完成甲、乙、丙、丁的操作就可以了，且得到的結果更準確．你認為小勇的看法______ （“合理”或“不合理”）．按小勇的方案測出木塊的密度將比小明所測得的密度值______ （“大”或“小”）一些，原因是：小明實驗方案中所測得的木塊浮力偏______ （“大”或“小”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）甲圖中，彈簧對石塊的拉力就等于石塊的重力．
（2）比較甲乙兩圖，根據F_浮=G-F就可以石塊在水中所受的浮力，根據阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排就可以求出排開水的體積，也就是石塊的體積；由甲圖中石塊的重力求出質量，根據ρ=就可以求出石塊的密度．
（3）圖甲中測量的是石塊重力，圖丙中測量的是木塊和石塊的總重力，由此可以求出木塊的重力，從而求得木塊的質量．
（4）比較丁、戊兩步驟中彈簧測力計示數，就可以求出木塊的浮力，根據阿基米德原理就可以求出木塊的體積，根據ρ=就可以求出木塊的密度．
（5）測量木塊的密度無非是測量質量和體積，分析實驗過程中質量和體積的測量情況，就會得出測量值的大小情況．
解答：解：（1）圖甲中彈簧測力計的示數是3.0N，所以石塊的重力是3.0N．
故答案為：3.0．
（2）由甲、乙兩圖，石塊在水中所受的浮力F_浮=G-F=3.0N-1.8N=1.2N；
石塊的體積等于石塊排開水的體積，即V_石=V_排===1.2×10^-4m³
石塊質量m===0.3kg
∴石塊密度ρ===2.5×10³kg/m³．
故答案為：1.2×10^-4；2.5×10³．
（3）比較甲、丙兩個步驟可以知道木塊的重力，從而知道質量．
故答案為：甲、丙．
（4）分析丁、戊兩步驟中彈簧測力計示數，木塊浸沒在水中所受到的浮力為F_浮=3.2N-1.0N=2.2N，
木塊的體積為：V_木=V_排===2.2×10^-4m³
木塊質量m===0.12kg
木塊密度ρ===0.55×10³kg/m³．
故答案為：2.2；0.55×10³．
（5）小勇的看法不合理，按小勇的方案測量的浮力是4.2N-1.0N=3.2N，偏大；由此計算出的體積也會偏大，根據ρ=計算出的密度就會小．
故答案為：不合理；小；．
點評：本題是利用浮力知識測量物體的密度，主要應用了阿基米德原理來測量物質的體積，對于在水中不下沉的木塊本題采用的是懸垂法．本題有一定的難度和綜合性，熟練掌握這些知識是解題的關鍵．