Question

初二物理興趣小組的幾位同學在一起探究測量液體密度的方法，他們從實驗室借來了彈簧測力計，天平，底面積為s的平底試管、鉤碼并自己準備了空方形玻璃瓶，自制量筒，刻度尺，細線，支架，長直均勻木條，一個小金屬塊，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測量色拉油的密度．
（1）性急的小強搶過天平、方形玻璃瓶便開始了操作，如圖1是使用天平時的操作情況，其中操作錯誤的是：

物體和砝碼放反了

．
（2）小明選用了彈簧測力計、金屬塊、細線、水、待測色拉油進行了如圖2甲、乙、丙的操作，根據圖中所示數據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、待測色拉油進行了如圖3所示的操作：

根據小雯所測的物理量，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，小亮靈機一動，他用了與小雯相同的器材完成了實驗，他一邊操作一邊給伙伴們講解（如圖4）：

小亮所得的結論是ρ_油=

ρ水h1-ρ水h2

h油

；
（5）請你比較小雯和小亮的方法，找出小亮的方法中的一個優點和一個不足：
優點：

測得數據更為準確

；
不足：

需要測量的量太多，操作有點復雜

．
（6）如果要用一種與他們都不同的方法來測量色拉油的密度，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，物體應放在左盤，砝碼應該放在右盤．
（2）小鐵塊排開水和油的體積相同．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；根據浮力相同列出比例關系式，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油的重力，根據上述關系列出比例關系式，就可以求出油的密度．
（5）據實際情況評估即可；
（6）用天平和量筒進行密度的測量方法即可．

解答：解：（1）據該題的中圖能看出，此時物體放在了右盤，砝碼放在了左盤，故此時物體和砝碼放反了；
（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優點是測得數據更為準確；
其不足是：需要測量的量太多，操作有點復雜．
（6）據我們所學的測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）優點：測得數據更為準確；缺點：需要測量的量太多，操作有點復雜．
（6）天平、砝碼、小燒杯、量筒．

點評：設計實驗首先注意科學性，規范嚴謹，在此前提下力求簡便．