Question

17．在课外实践活动中，小明做了以下实验：

（1）调节天平时，发现指针位置如图甲所示，此时应将右端的平衡螺母向右调，使天平平衡．测量李子质量时，天平右盘内砝码的质量和游码在标尺上的位置如图乙所示，则李子质量是21g．往量筒中注入60mL的水，将该李子浸没在水中后．水面位置如图丙所示，则李子的体积是20cm³，密度是1.05g/cm³．
（2）将李子浸没在清水中，李子沉入水底，如图丁（a）所示，此时李子受到的浮力小于（填“大于”“小于”或“等于”）李子的重力．往杯中逐渐加盐后．李子开始上浮，说明李子受到的浮力与液体的密度有关；李子露出液面后继续上浮，直至漂浮在液面上，如图丁（b）所示，说明浮力随排开液体的体积的减小而减小．
（3）小花用量筒和图丁（b）中盐水（密度为ρ_盐水），又加了根细铁丝，也测出了李子的密度，请将下面内容写完整：
步骤：
①往量筒中注入适量盐水，读出体积为V₁；
②将李子放入量筒水中，漂浮，静止后读出体积V₂；
③用细铁丝插入李子，将李子完全浸入盐水中，读出体积为V₃．
④李子密度表达式为：ρ_李子=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$•ρ_盐水．

Answer 1

分析 （1）使用天平测量物体质量之前要进行调平，先调节平衡螺母，后调节游码，平衡螺母相对于指针的调节规律是“左偏右调，右偏左调”；
天平平衡时，物体的质量等于砝码质量加游码在标尺上所对的刻度值；根据量筒的读数方法正确读出李子的体积，然后利用密度公式求出李子的密度．
（2）李子原来沉在水底说明受到的浮力小于李子重，现在李子上浮说明受到的浮力大于李子重，浮力增大的原因是向水中加盐，增大了液体的密度，说明浮力的大小与液体的密度有关，根据阿基米德原理可知浮力的大小还与排开液体的体积有关．
（3）已知李子漂浮时浮力等于重力，用细铁丝插入李子，将李子完全浸入盐水中，读出体积为V₃．可求得李子的体积，再根据F_浮=G可求得李子密度表达式．

解答 解：（1）指针指在分度盘中线的左侧，平衡螺母应向右调节；
此时李子的质量等于砝码的质量加上游码所对刻度，即m=20g+1g=21g；
李子的体积 V=V₂-V₁=80cm³-60cm³=20cm³；
李子的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{21g}{20c{m}^{3}}$=1.05g/cm³=1.05×10³kg/m³．
（2）因为李子（重为G）沉在水底，
所以F_浮＜G，
现在李子上浮，说明F_浮′＞G，
F_浮′＞F_浮，而向水中慢慢加盐，增大了液体的密度，
由此说明：浮力的大小与液体的密度有关；
根据F_浮=ρgV_排可知，浮力还与排开液体的体积有关．
李子露出页面后继续上浮，甚至漂浮在液面上，如图丁（b）所示，说明浮力随排开液体的体积的减小而减小．
（3）①往量筒中注入适量盐水，读出体积为V₁；
②将李子放入量筒水中，漂浮，静止后读出体积 V₂，则此时李子排开水的体积V_排=V₂-V₁，
③用细铁丝插入李子，将李子完全浸入盐水中，读出体积为V₃．则李子的体积V=V₃-V₁，
④根据李子漂浮时浮力等于重力可得，F_浮=G，
即ρ_盐水gV_排=ρ_李子gV，
则ρ_李子=$\frac{{V}_{排}}{V}$•ρ_盐水=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$•ρ_盐水．
故答案为：（1）右；21；20；1.05；（2）小于；密度；排开液体的体积；
（3）②将李子放入量筒水中，漂浮，静止后读出体积 V₂；④ρ_李子=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$•ρ_盐水．

点评 此题是测量李子的密度实验，考查了天平和量筒的使用及读数，同时考查了密度的计算，注意密度单位的换算．