Question

16．小凯想用所学的浮力知识测定一个金属零件的密度．除了这个金属零件，老师还提供了如下器材：弹簧测力计一个，细线一根，已知密度为ρ_水的足量水．请你帮他设计实验方案，要求：
（1）简述实验步骤，并用相应的符号表示测出的物理量；
（2）写出金属零件密度的表达式（用测出的物理量和已知量表示）．

Answer 1

分析 利用弹簧测力计和细线，可以得到金属零件的重力，然后利用公式G=mg得到金属零件的质量；
利用弹簧测力计、细线和水，可以得到金属零件浸没在水中受到的浮力，根据阿基米德原理变形公式可以得到金属零件的体积；
已知金属零件的质量和体积，利用密度公式得到金属零件的密度．

解答 解：
（1）实验步骤：
①用细线拴住金属零件，用弹簧测力计测量金属零件的重力G；
②将金属零件浸没在水中，用弹簧测力计测出细线对金属零件的拉力F．
金属零件的质量为m=$\frac{G}{g}$，
金属零件受到的浮力为F_浮=G-F，
金属零件的体积为V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$，
（2）金属零件的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{G-F}$•ρ_水．

点评 测定金属密度的实验和观察探究浮力大小规律的实验都是我们较为熟悉的实验，但只给出待选的实验器材来自行设计实验还是有一定难度的．首先应对这两个实验的过程应有一个较为完整的认识，再从原理入手，依次设计出必要的步骤，并提出需要记录的数据和观察的现象，最终才能完成实验的设计．