题目内容

(2008?海淀区二模)小刚同学在测量一木块的密度时,由于木块的密度ρ木小于水的密度ρ水,因此他在测量时采取了如下的方法:
①将木块悬挂在竖直的弹簧测力计下,测出木块的重力G1;
②取一个铁块悬挂在竖直的弹簧测力计下,测出铁块的重力G2;
③将铁块完全浸没在水中,读出弹簧测力计的拉力F1;
(1)为了测出木块的密度,小刚接下来的操作与测量应是:
将铁块和木块系在一起,挂在弹簧测力计下,将铁块和木块浸没在水中
将铁块和木块系在一起,挂在弹簧测力计下,将铁块和木块浸没在水中
,读出并记录弹簧测力计的示数F2.
(2)根据以上测量的物理量和水的密度ρ水,得出计算木块密度的表达式为ρ木=
G1
G1+F1-F2
ρ水
G1
G1+F1-F2
ρ水
.
分析:要测量木块的密度,需要测量木块的质量和体积:
(1)木块的质量:可以用弹簧测力计测出木块重,再利用重力公式求木块的质量;
(2)木块的体积:木块的密度小于水的密度,在水中会漂浮,可以采用助沉法测量其体积,通过①②③测出木块的重力、铁块的重力、铁块浸没水中受到的浮力,再将铁块和木块系在一起,挂在弹簧测力计下,将铁块和木块浸没在水中读出并记录弹簧测力计的示数,利用称重法求出铁块和木块系在一起受到的浮力,进而求出木块受到的浮力,再利用阿基米德原理求木块排开水的体积(木块体积),
(3)最后利用密度公式求木块的密度.
解答:解:
(1)小刚接下来的操作与测量:
将铁块和木块系在一起,挂在弹簧测力计下,将铁块和木块浸没在水中,读出并记录弹簧测力计的示数F2.
(2)木块的质量:
m木=
G1
g
,
木块和铁块的总重:
G总=G1+G2,
木块和铁块全浸入水中,弹簧测力计的示数:
F示=F2,
木块和铁块受到的浮力:
F总浮力=G总-F2=G1+G2-F2,
铁块受到的浮力:
F铁=G2-F1,
木块受到的浮力:
F木=F总浮力-F铁=G1+G2-F2-(G2-F1)=G1+F1-F2,
∵F木=ρ水V排g,
∴V排=
F木
ρ水g
=
G1+ F1-F2
ρ水g
,
∵木块浸没水中,
∴V木=V排=
G1+ F1-F2
ρ水g
,
(3)木块的密度:
ρ木=
m木
V木
=
G1
g
G1+F1-F2
ρ水g
=
G1
G1+F1-F2
ρ水
.
故答案为:(1)将铁块和木块系在一起,挂在弹簧测力计下,将铁块和木块浸没在水中;
(2)
G1
G1+F1-F2
ρ水
.
点评:木块的密度小于水的密度,在水中会漂浮,可以采用助沉法测量其体积,本题没有量筒,而是利用弹簧测力计通过称重法求木块受到的浮力,再利用阿基米德原理求木块排开水的体积(木块的体积).
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