题目内容

【题目】美术课上同学们用橡皮泥捏动物模型时,想知道橡皮泥的密度有多大。课后,他们取了同一块橡皮泥,采用了两种实验方案,来测量橡皮泥的密度。

方案一:选择天平、量筒、水和细线进行实验,操作过程按图甲所示顺序进行。

(1)由图示的实验操作过程,写出通过实验测量出的物理量。

(2)通过什么定义可以计算橡皮泥的密度值,其值是多少kg/m3

(3)请你评估:这一实验测算的密度结果怎样?(即测量值比真实值是偏大”“偏小准确”)

方案二:选择弹簧测力计(如图乙)、细线和装有水的杯子。实验过程如下

A.橡皮泥用线系好,挂在弹簧测力计上读出示数F1

B.将弹簧测力计吊着橡皮泥浸没水中,读出弹簧测力计示数F2

请解释F1F2的物理意义。

写出橡皮泥浸没水中受到的浮力的表达式。

根据什么原理可以计算橡皮泥的密度值,并导出表达式。

【答案】见解析所示

【解析】分析:方案一:(1)读取量筒的示数,利用两次的示数之差可得出橡皮泥的体积;读取天平示数时应将砝码质量与游码示数相加;利用密度的公式可算出橡皮泥的密度。

(2)分析步骤可看出,先测体积,再测质量,会对橡皮泥的质量造成一定的影响,进而影响到密度的结果。

方案二:(1)用弹簧测力计测量橡皮泥的重力F1,把橡皮泥浸没在水中读出弹簧测力计示数F2,求出橡皮泥受到的浮力F1-F2

(2)根据阿基米德原理求出浮力,求出橡皮泥的体积,根据 求出橡皮泥的质量,根据密度公式求出橡皮泥的密度。

解答:方案一

(1)由图可知,通过实验测量出的物理量有两个:橡皮泥的体积V=10cm3,橡皮泥的质量m=13.4g;

(2)密度的概念是:单位体积的物体的质量,即通过代入相关数据就可以计算出橡皮泥的密度。橡皮泥的密度:

(3)因为先测体积,再测质量时,橡皮泥湿水后会造成质量偏大,因而密度也会偏大。

方案二:

(1)实验中F1指的是橡皮泥的重力,F2指的是橡皮泥浸没在水中读出弹簧测力计示数;

(2)由弹簧测力计测量浮力的原理可知:橡皮泥受到的浮力:,即

(3)由于橡皮泥浸没在水中,所以橡皮泥的体积等于排开水的体积,由阿基米德原理得:橡皮泥的体积:,橡皮泥的质量:∴橡皮泥的密度为:

故答案为:方案一(1)橡皮泥的体积V=10cm3,橡皮泥的质量m=13.4g;(2)1.34×103kg/m3

(3)偏大;方案二(1)F1表示橡皮泥所受的重力,F2表示橡皮泥浸没在水中读出弹簧测力计示数。(2);(3)

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