1.小晴在沙滩上捡到一小块鹅卵石,想用学过的浮力知识测量它的密度,于是把它拿到了实验室。
(1)她设计了用弹簧测力计、烧杯、水、细线测量的方案如下: a.用细线将鹅卵石系在弹簧测力计下,测出鹅卵石的重力,记为G。
b.在烧杯内装入适量水,并用弹簧测力计提着鹅卵石,使它浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F。
c.鹅卵石密度的表达式为ρ石=
×ρ水 (用G、F和ρ水表示)。
(2)在用弹簧测力计测量鹅卵石的重力时,出现了如图甲所示的现象,使得她放弃了这个方案,她放弃的理由是 测力计分度值过大(或测力计量程过大) 。
(3)她在老师指导下重新设计了用天平、烧杯、水、细线测量鹅卵石密度的方案,并进行了测量。
a.将天平放在水平台上,把游码放到标尺 左端的零刻线处 处,当指针静止时如图乙所示,此时应将平衡螺母向 右 (选填“左”或右”)调节,直到横梁平衡。 b.用天平测量鹅卵石的质量,天平平衡时,砝码质量和游码位置如图丙所示,则鹅卵石的质量为 18.4 g。
c.在烧杯内装入适量的水,用天平测量烧杯和水的总质量为60g。
d.如图丁所示,使烧杯仍在天平左盘,用细线系着鹅卵石,并使其悬在烧杯里的水中,当天平平衡时,天平的示数为68.8g。鹅卵石的密度为 2.1 g/cm.(结果保留一位小数,ρ水=1.0×10kg/m)
【分析】(1)c.根据称重法测浮力,由已知条件求出鹅卵石浸没在水中时受到的浮力,根据阿基米德原理可得鹅
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鹅卵石的体积,根据密度公式ρ=求出其密度; (2)测量物体的重力时,要选择量程合适的测力计;
(3)a.天平的正确使用:①放:把天平放到水平桌面上;②移;把游码移到标尺左端零刻线处;③调:调节平衡螺母(平衡螺母向上翘的一端移动),使指针指在分度盘的中线处;
b.用天平测物体质量时,物体的质量等于砝码的质量加上游码所对刻度,而要准确读出游码所对刻度,必须明确标尺的分度值及以游码左端所对刻度为准; d.由图丙和丁示可知增加的砝码质量,即为鹅卵石排开水的质量,
由ρ=变形公式可得排开水的体积即鹅卵石的体积,根据ρ=求鹅卵石的密度。 【解答】解:(1)c.根据称重法测浮力,由已知条件,鹅卵石浸没在水中时受到的浮力: F浮=G﹣F﹣﹣﹣﹣﹣①, 根据阿基米德原理, F浮=ρ
水
gV排=ρ水gV物﹣﹣﹣﹣②,
由①②得鹅卵石的体积: V物=
﹣﹣﹣﹣﹣③,
鹅卵石密度的表达式: ρ物=
=
﹣﹣﹣﹣﹣﹣④,将③代入④得:
ρ物=×ρ水;
(2)图甲中测力计分度值为0.2N,出现了如图甲所示的现象,指针约指一个小格处,测力计分度值过大(或测力计量程过大),测量误差较大,故她放弃了这个方案; (3)a.将天平放在水平台上,把游码放到标尺左端的零刻线处,当指针静止时如图乙所示,即指针静止时指在分度盘中央刻度线的左侧指针左偏,此时应将平衡螺母向右调节,直到横梁平衡;
b.图丙中标尺的分度值为0.2g,鹅卵石的质量是: m=5g+10g+3.4g=18.4g;
d.由图丙和丁示可知,增加的砝码质量:
△m=68.8g﹣60g=8.8g,即为鹅卵石排开水的质量,
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由ρ=可得,排开水的体积:
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V排===8.8cm,
因鹅卵石完全浸没在水中,故鹅卵石的体积: V=V排=8.8cm, 鹅卵石的密度: ρ==
≈2.1g/cm。
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故答案为:(1)c.×ρ水;
(2)测力计分度值过大(或测力计量程过大); (3)a.左端的零刻线处;右;b.18.4;d.2.1。
【点评】本题用学过的浮力知识测密度,考查称重法测浮力、阿基米德原理、密度公式、选择合适的测力计、天平的调节使用,最后一问难度较大,关键是明确增加的砝码质量即为鹅卵石排开水的质量。
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