Question

14．一位同学有一次在家里洗碗，突然想知道陶瓷饭碗的密度大约是多少，于是他根据家中现有的条件，找来了一个合适的圆柱型容器和刻度尺，请你和他一起将实验完成．
实验步骤：
（1）先在容器内盛适量的水，然后测出容器内水的深度h₁；
（2）为了能间接的测出碗的质量，他将碗放入容器内使其漂浮（填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”），测出此时容器内水的深度h₂；
（3）然后他又将碗浸没在容器内的水中，测出水的深度h₃；请你用直接测量的物理量写出陶瓷碗密度的表达式：ρ=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}-{h}_{1}}$ρ_水 （水的密度用ρ_水表示）；在（2）测碗的质量时，用到的物理知识有二力平衡．

Answer 1

分析 由题意可知本题利用物体的浮沉条件测量碗的密度，则应使碗漂浮于水面上，即F_浮=ρ_水gv_排=ρgV_碗；故测量出碗的体积及排开水的体积即可求得密度．

解答 解：（2）因为碗是空心的，故将碗放在水表面时可以漂浮于水面上，而将碗全部浸入水中时，碗会下沉不会悬浮，故只能让碗漂浮于水面．
（3）由题意可知，当漂浮于水面时，排开水的深度为h₂-h₁，设容器底面积为S，则体积为：（h₂-h₁）S；
当碗全部浸入时，排开水的深度为：h₃-h₁，碗的体积为（h₃-h₁）S；
由物体的浮沉条件可知：F_浮=G_碗，即：
ρ_水g（h₂-h₁）S=ρg（h₃-h₁）S
解得：ρ=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}-{h}_{1}}$ρ_水．
在（2）测碗的质量时，用到的物理知识是二力平衡，即浮力等于重力．
故答案为：（2）漂浮；（3）$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}-{h}_{1}}$ρ_水；二力平衡．

点评 实验题要注意通过题干及问题得出实验的原理，由原理分析解答即可．