Question

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

(1)如圖甲，使用彈簧測力計測重力時，手應該拿住彈簧測力計的_________ （選填“A”或“B”），A拉環位置B刻度盤位置；

(2)現用彈簧測力計測木塊的重力，如圖甲，示數為_________ N；再用細線繞過滑輪將木塊與測力計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，木塊在水中靜止時測力計示數為1.6N，木塊的密度為_________ kg/m3，本實驗滑輪的作用是_________________。

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

(4)若要增大這種“密度計”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奇想，用家中臺秤替換彈簧測力計，其余實驗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m1為6kg；

B．然后把質地均勻的長方體泡沫放入水中，用一輕質的細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臺秤的示數m2為_________ kg；

C．當木塊浸沒在水中與圖甲相比較臺秤的示數_____ （選填“變大”、“變小”或“不變”）（不考慮滑輪的摩擦，在整個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（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)本實驗中，使用彈簧測力計時，手應該拿住彈簧測力計的拉環，手拿刻度盤時不能保證彈簧測力計豎直方向，故要握住A拉環位置；

(2)明確彈簧測力計的分度值，再根據指針指示來讀數；圖乙中使用的是定滑輪，可以改變力的方向，不能省力，所以彈簧測力計的示數即為對木塊的拉力，根據二力平衡知識可知求出浮力；根據求出木塊的體積；根據求出木塊的密度；

(3)根據求出當測力計的示數為1N時所受浮力，然后利用可求得液體的密度，根據和推導出與的關系，分析得出結論；

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

(5)根據求出泡沫不同位置時所受的浮力，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，則根據求出臺秤對容器的支持力，由于臺秤的示數顯示了物體對其產生的壓力，根據相互作用力的關系及重力公式即可換算出臺秤的示數。

(1)[1]本實驗中，使用彈簧測力計時，手應該拿住彈簧測力計的拉環

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

[3]圖乙所示的木塊浸沒水中時木塊共受到重力、拉力、浮力三個力的作用，

圖乙中彈簧測力計的拉力，木塊受到的浮力：

，

根據可得木塊的體積：

，

木塊的質量：

，

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]當測力計的示數為1N時所受浮力

，

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，所以與是一次函數關系，則密度秤的刻度是均勻的；

(4)[7]若要增大這種“密度計”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（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：

，

當泡沫的一半體積浸入水中時，受到的浮力：

，

以泡沫為研究對象，受力情況如圖1，根據力的平衡條件可得，繩子的拉力：

，

由于臺秤的示數顯示了物體對其產生的壓力，把容器、水、滑輪和泡沫看做一個整體，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，則此時臺秤受到的壓力：

，

臺秤的示數：

；

[9]當泡沫的全部體積浸沒在水中時，泡沫受到的浮力：

，

此時繩子的拉力：

，

臺秤受到的壓力：

臺秤的示數：

故當木塊浸沒在水中與圖甲相比較臺秤的示數，臺秤的示數減小。