Question

1．在测量酒精的密度时，甲、乙两位同学选用了不同的器材设计了不同的方案．
（1）请你将他们的实验过程补充完整甲选用的器材：天平、烧杯、刻度尺和水．实验过程如下：
①调节天平使天平平衡；
②往烧杯中倒入适量的水，用天平称出烧杯和水的质量为m；用刻度尺测出水面到杯底的高度h₁；
③将水倒出，倒入适量酒精，用天平称出烧杯和酒精的质量仍为m；用刻度尺测出酒精液面到杯底的高度h₂
④计算酒精密度的表达式为ρ_酒精=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水．
乙选用的器材：弹簧秤、烧杯、石块、细线和水．实验过程如下：
①用细线系住石块，用弹簧秤测出石块重为G；
②将石块浸没在水中，记下弹簧秤的读数F₁；
③将石块浸没在酒精中，记下弹簧秤的读数F₂；
④计算酒精密度的表达式为ρ_酒精=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$ρ_水．
（2）实验评估：从实验操作的过程分析，请倾向选择哪种方案？简述理由．选择乙（填“甲”或“乙”），理由是因为乙方案没有使用天平，操作更简单．

Answer 1

分析 （1）根据不同的实验方案中测得的物理量，结合密度公式，推导出表达式；
（2）实验操作越简单、实验误差越小，实验方案越好．

解答 解：（1）甲实验中：
设烧杯质量为m₀，底面积为S，
酒精的密度：ρ_酒精=$\frac{m}{V}$=$\frac{m}{Sh}$，
水的质量m_水=m-m₀=ρ_水Sh₁，
酒精的质量m_酒精=m-m₀=ρ_酒精Sh₂，
解得：ρ_酒精=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水．
乙实验中：
石块浸没在水中时，受到的浮力：F_浮=G-F₁=ρ_水gV_石块，
石块浸没在酒精中时，受到的浮力：F_浮′=G-F₂=ρ_酒精gV_石块，
解得：ρ_酒精=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$ρ_水．
（2）甲实验中，放入酒精前，烧杯中的水不可能完全倒出，实验误差大；乙方案没有使用天平，操作更简单，因此应选择乙方案．
故答案为：（1）$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水；$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$ρ_水；（2）乙；因为乙方案没有使用天平，操作更简单．

点评 本题考查了学生利用所学知识分析探究实际问题的能力，符合新课标的要求，有一定的拔高难度．