Question

10．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(jù)圖中內容，完成以下分析：（g取10N/kg）

（l）分析步驟甲中測力計示數(shù)，石塊受重力3.0N；
（2）對比分析步驟甲和乙的測力計示數(shù)，利用所學浮力知識知石塊的體積為1.2×10^-4m³，密度為2.5×10³kg/m³；
（3）對比甲、丙兩步驟中彈簧測力計的示數(shù)可知木塊的質量為0.12kg；
（4）分析丁、戊兩步驟中彈簧測力計的示數(shù)，木塊浸沒在水中所受到的浮力為2.2N，木塊的密度為0.55×10³kg/m³；
（5）小勇卻認為小明所測木塊密度的方案中有缺限，實驗中只需完成甲、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（選填“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（選填“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（選填“大”或“小”），對實驗結果影響較大．

Answer 1

分析 （1）直接讀出彈簧測力計示數(shù)．
（2）知道物體浸沒在水中的重和物體在空氣中的重，求出物體在水中的浮力，求出物體的體積，根據(jù)G=ρgV求出物體的密度．
（3）根據(jù)甲和丙求出木塊的重力，根據(jù)G=mg求出木塊的質量．
（4）分析丁、戊兩步驟中彈簧測力計的示數(shù)，求出木塊和石塊的浮力，求出石塊的浮力，求出木塊的浮力，求出木塊的體積．
知道木塊的質量和體積，根據(jù)密度公式求出木塊的密度．
（5）小明實驗操作過程中，木塊會吸入水，導致戊圖中示數(shù)變大，石塊的浮力變小，木塊浮力偏大，體積變大，密度變�。�

解答 解：（1）甲圖中彈簧測力計示數(shù)是3.0N，所以石塊的重是3.0N．
（2）乙圖彈簧測力計示數(shù)是1.8N，所以石塊受到的浮力是：F₁=G-G₁=3.0N-1.8N=1.2N．
石塊的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{1}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-4m³．
由G=ρgV得，ρ=$\frac{G}{gV}$=$\frac{3.0N}{10N/kg×1.2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³．
（3）對比甲、丙兩步驟中彈簧測力計的示數(shù)可知，木塊的重力為：G_木=4.2N-3.0N=1.2N．
木塊的質量為：m=$\frac{{G}_{木}}{g}$=$\frac{1.2N}{10N/kg}$=0.12kg．
（4）丁戊兩圖可知，木塊受到的浮力是：F₂=G_戊-G_丁=3.2N-1.0N=2.2N．
木塊的體積：V_木=$\frac{{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.2×10^-4m³．
木塊的密度：ρ_木=$\frac{m}{{V}_{木}}$=$\frac{0.12kg}{2.2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.55×10³kg/m³．
（5）小明實驗操作過程中，木塊會吸入水，導致戊圖中示數(shù)變大，木塊的浮力偏大，根據(jù)V_木=$\frac{{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，木塊體積變大，木塊質量不變，所以密度變小，所以小勇測量木塊的密度偏大，由于小明的方案有缺陷，所以小勇的說法是合理的．
故答案為：（1）3.0；（2）1.2×10^-4；2.5×10³；（3）0.12；（4）2.2；0.55×10³；（5）合理；大；大．

點評 本題主要甲乙可知，石塊受到的浮力是1.2N，丙戊可知，石塊受到的浮力是1.0N，這是本題的關鍵所在，也是解決最后一問的根本．