Question

6．小明同学在实验室测量物密度的实验时，他发现分别将小石块和小木块放在同一个水杯中，小石块会下沉、小木块会漂浮，因此他就特别研究了物体的浮沉与物体密度的关系，以下是他的实验过程：

（1）在调节天平时，发现分度盘的指针如图甲所示，此时他应将平衡螺母向右（选填“左”或“右”）端调．
（2）在测量石块质量时，当天平再次平衡时所用的砝码及游码位置如图乙所示，则小石块的质量为27.6g．
（3）在量筒中装入50mL的水，把石块放入量筒后水面位置如图丙所示，则石块的体积是10cm³．石块的密度为2.76×10³kg/m³．
（4）再用调节好的天平测量出小木块的质量如图丁所示，用铅笔把木块刚好摁进水中，测量出小木块的体积为79cm³，则小木块的密度为0.6×10³kg/m³．
（5）小明同学把实验得出的小石块密度和小木块密度与水的密度进行了比较，而后又反复实验并查阅了一些资料，初步得到了一个结论是：浸没在液体中的物体，如果它的密度小于液体的密度，物体上浮，如果它的密度大于液体的密度，物体下沉．

Answer 1

分析 （1）天平的调节原则是：左偏右调，右偏左调，先快后慢；
（2）称量物体质量时，物体质量等于砝码质量加游码对应的刻度值；
（3）根据排水法原理，石块的体积V等于石块和水的总体积减去水的体积；石块的密度用ρ=$\frac{m}{V}$来计算．
（4）读图可得小木块的质量，又知小木块的体积，利用ρ=$\frac{m}{V}$来计算小木块的密度．
（5）物体在液体中的浮沉条件：上浮：F_浮＞G，悬浮：F_浮=G，下沉：F_浮＜G；
如果被研究的物体的平均密度可以知道，则物体的浮沉条件可变成以下形式：①ρ_物＜ρ_液，上浮；②ρ_物=ρ_液，悬浮；③ρ_物＞ρ_液，下沉．

解答 解：（1）现在指针左偏，应该将平衡螺母向右调节；
（2）由图知，标尺的分度值为0.2g，石块质量m=20g+5g+2.6g=27.6g；
（3）石块的体积V=60ml-50ml=10ml=10cm³，
石块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{27.6g}{10c{m}^{3}}$=2.76g/cm³=2.76×10³kg/m³；
（4）小木块的质量m_木=20g+20g+5g+2.4g=47.4g，
小木块的密度ρ_木=$\frac{{m}_{木}}{{V}_{木}}$=$\frac{47.4g}{79c{m}^{3}}$=0.6g/cm³=0.6×10³kg/m³；
（5）浸没在水中的物体受到液体的浮力F_浮和重力G两个力的作用，
∵排开水的体积等于物体的体积，即：V_排=V_物，
∴F_浮=ρ_液V_排g=ρ_液V_物g，
G=m_物g=ρ_物V_物g，
如果F_浮＞G，ρ_液V_物g＞ρ_物V_物g，ρ_液＞ρ_物，物体将上浮；
如果F_浮＜G，ρ_液V_物g＜ρ_物V_物g，ρ_液＜ρ_物，物体将下沉；
即：若ρ_液＞ρ_物，物体将上浮；若ρ_液＜ρ_物，物体将下沉．
故答案为：（1）右；（2）27.6；（3）10；2.76×10³；（4）0.6×10³；（5）小于；大于．

点评 本题考查测固体密度的基本方法：用天平测出固体的质量m，在量筒中倒入适量水，读出体积为V₁，再将固体浸没量筒的水中，读出总体积为V₂，则固体的密度为ρ=$\frac{m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$．同时考查了学生对物体的浮沉条件、阿基米德原理的掌握和运用，分析时用好“浸没时排开液体的体积等于物体体积”这个隐含条件．