题目内容

冬季大雪造成很多房屋垮塌.屋顶的雪到底有多重?竟然能把屋顶压塌,小明同学找来器材进行测量.他的实验步骤如下:
①用天平测出空杯子的质量m0;
②在杯子里装满水(水的密度为ρ水),用天平测出杯子和水的总质量m1;
③则杯子的容积的表达式为
 
;
④将杯子里装满雪的样品(操作过程中忽略雪的体积的微小变化),用天平测出杯子和雪的总质量m2;
⑤通过计算得出雪的密度,雪的密度的表达式为
 
;
⑥用刻度尺测得星顶雪的厚度h;
⑦询问房屋的面积S;
⑧通过计算得出雪的总重力.雪的总重力的表达式为
 
.
分析:(1)由水的质量和密度,利用V=
m
ρ
得水的体积,即杯子容积;
(2)由雪的质量和杯子的容积,利用ρ=
m
V
得出雪的密度;
(3)先求屋顶雪的体积,再利用G=mg得答案.
解答:解:(1)水的质量:m1-m0
杯子的容积:V杯=V水=
m水
ρ水
=
m1-m0
ρ水

(2)雪的质量:m2-m0
雪的密度:ρ雪=
m雪
V雪
=
m2-m0
m1-m0
ρ水
=
m2-m0
m1-m0 
ρ水

(3)屋顶雪的体积:V=Sh
雪的重力:G=mg=ρVg=
m2-m0
m1-m0 
ρ水
gSh
故答案是:
m1-m0
ρ水
,
m2-m0
m1-m0 
ρ水
,
m2-m0
m1-m0 
ρ水
gSh.
点评:本题是一种特殊的测量物体密度的方法,注意杯子中装水时和装雪时的体积是一样的;同时也涉及到重力;注意物理量数学表达式的变换.
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