Question

問題解決題：
現(xiàn)有：輕質(zhì)泡沫塑料塊（質(zhì)量不計(jì)），輕質(zhì)小彈簧一根，水，膠帶，刻度尺，深燒杯．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)制作一個(gè)可以測(cè)液體密度的裝置
（1）說明測(cè)量步驟（配圖說明，圖畫在方框內(nèi)）：
（2）用所測(cè)物理量，寫出液體密度的表達(dá)式：

Answer 1

【答案】分析：（1）要根據(jù)設(shè)計(jì)的測(cè)量思路及原理來確定．利用浮力的知識(shí)來判斷液體和排開水的質(zhì)量；但測(cè)量排開水的體積和液體的體積無法何，由于給出的器材有刻度尺和輕質(zhì)小彈簧，所以我們讓塑料塊分別浸沒在水和液體中，這樣排開水的體積和液體的體積相同，通過測(cè)量為了讓塑料塊分別浸沒在水和液體中時(shí)小彈簧對(duì)塑料塊施加的拉力即可，所以需要刻度尺測(cè)出彈簧的伸長(zhǎng)量來間接求得小彈簧對(duì)塑料塊施加的拉力．
（2）根據(jù)選定的實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，圍繞著測(cè)量出的小彈簧對(duì)塑料塊施加的拉力和浮力，利用阿基米德原理和測(cè)力計(jì)原理可求出液體的密度表達(dá)式．
解答：解：如圖，
（1）①用膠帶將輕質(zhì)泡沫塑料塊和輕質(zhì)小彈簧一根連接，然后將彈簧的另一端固定在燒杯底部，
②首先在燒杯中倒入水，直到完全浸沒泡沫塑料，用刻度尺測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)量△L₁，
③再將水換成待測(cè)液體，完全浸沒泡沫塑料，用刻度尺測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)量△L₂，
④計(jì)算待測(cè)液體的密度．
（2）∵泡沫塑料完全浸沒在水中時(shí)，泡沫塑料受浮力F_浮1和彈簧的拉力F₁作用（質(zhì)量不計(jì)），
則F_浮1=F₁，即ρ_水gV=k△L₁-------①（根據(jù)測(cè)力計(jì)的原理可知F=k△L）
同理，泡沫塑料完全浸沒在未知液體中時(shí)，泡沫塑料受浮力F_浮2和彈簧的拉力F₂作用（質(zhì)量不計(jì)），
則F_浮2=F₂，即ρ_液gV=k△L₂--------②
∴①②相比即可得出：ρ_液=ρ_水．
故答案為：（1）①用膠帶將輕質(zhì)泡沫塑料塊和輕質(zhì)小彈簧一根連接，然后將彈簧的另一端固定在燒杯底部，
②首先在燒杯中倒入水，直到完全浸沒泡沫塑料，用刻度尺測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)量△L₁，
③再將水換成待測(cè)液體，完全浸沒泡沫塑料，用刻度尺測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)量△L₂，
④計(jì)算待測(cè)液體的密度．
（2）ρ_液=ρ_水．
點(diǎn)評(píng)：本題考查實(shí)驗(yàn)探究中的設(shè)計(jì)、步驟和表達(dá)式．測(cè)密度的實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意在沒有測(cè)量質(zhì)量和體積的條件下轉(zhuǎn)換角度分析，利用浮力知識(shí)來解決．