Question

1．小紅同學想測量某種液體的密度．她手邊有：待測液體，一個符合要求的已調零的彈簧測力計、一個小石塊、幾根細線、兩個合適的燒杯和足量的水．小紅同學根據這些器材設計出了下面的實驗步驟，但不完整．
（1）請你將小紅的實驗步驟補充完整．
①將適量的水、待測液體分別倒入兩個燒杯中，用細線系住小石塊；
②用彈簧測力計測出小石塊受到的重力G將G記錄在表格中；
③用彈簧測力計測出小石塊浸沒在水中時受到的拉力F₁，將F₁記錄在表格中；
④用彈簧測力計測出小石塊浸沒在待測液體中受到的拉力F₂，將將F₂記錄在表格中；
（2）則待測液體的密度的表達式為ρ=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水（用測量量和ρ_水表示）．

Answer 1

分析 （1）實驗步驟的補充應該圍繞實驗目的和已有的步驟分析．由第三步用彈簧測力計測量小石塊浸沒在水中受到的拉力知，本實驗利用稱重法測量浮力，利用阿基米德原理變形V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$得出體積，最后利用公式ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{Vg}$得出液體密度．
（2）根據測量的物理量和已知的物理量推導液體密度表達式時，要明確公式ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{Vg}$中浮力F_浮和體積V哪一個能夠測量得到，哪一個需要計算得出．

解答 解：
（1）彈簧測力計能夠測量物重，第二步中用細線系住小石塊，所以接下來應該是：用彈簧測力計測量小石塊的重力，記為G；
第三步是用彈簧測力計測出小石塊浸沒在水中時受到的拉力，記為F₁，所以第四步應該是：用彈簧測力計測出小石塊浸沒在待測液體中受到的拉力，記為F₂；
（2）
用細線系住小石塊，用彈簧測力計測出小石塊受到的重力G；
用彈簧測力計測出小石塊浸沒在水中時受到的拉力F₁，
小石塊在水中受到的浮力為F_浮=G-F₁；
小石塊的體積為V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-{F}_{1}}{{ρ}_{水}g}$用彈簧測力計測出小石塊浸沒在待測液體中受到的拉力F₂；
小石塊在液體中受到的浮力為F_浮液=G-F₂
液體的密度為ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{Vg}$=$\frac{G-{F}_{2}}{\frac{G-{F}_{1}}{{ρ}_{水}g}•g}$=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水．
故答案為：（1）②用彈簧測力計測出小石塊受到的重力G；G記錄在表格中；
③用彈簧測力計測出小石塊浸沒在水中時受到的拉力F₁；
④用彈簧測力計測出小石塊浸沒在待測液體中受到的拉力；將F₂記錄在表格中；
（2）$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水．

點評 用此法測量液體密度的關鍵是前后兩次小石塊都要浸沒在液體中，且不能接觸容器底．