Question

15．在一次物理兴趣小组的活动中，某小组同学准备用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块
（不吸水）的密度．
（1）如图甲所示，用弹簧测力计测出木块在空气中的重力，请在图甲中画出木块所受重力的示意图．
（2）将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘在大气压的作用下被紧紧压在烧杯底部，如图乙所示．在烧杯中倒入适量的水，将木块放入水中后，用弹簧测力计将木块全部拉入水中，如图丙所示，此时弹簧测力计示数为0.4N．如果不计摩擦和绳重，图丙所示的水块受到的浮力，为1N，木块的密度为0.6×10³kg/m³．
（3）如果将烧杯中的水换成另一种液体，用弹簧测力计将该木块全部拉入该液体中时，弹簧测力计示数为0.2N，该液体的密度为0.8×10³kg/m³．
（4）如果实验中先用弹簧测力计将木块全部拉入水中，然后取出木块直接测量木块的重力，从理论上分析，按这样的实验顺序测得的木块密度值偏大（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）确定弹簧测力计的最小分度值，读出弹簧测力计的示数，然后画出其重力示意图；
（2）如图乙将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘内的气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下，吸盘被压在烧杯底部；图丙中使用的是定滑轮，不能省力，所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力，根据二力平衡知识可知F_浮=G+F_拉求出浮力；根据F_浮=ρ_水gV_排求出木块的体积；根据公式G=mg=ρVg求出木块的密度；
（3）根据F_浮=G+F_拉求出木块在液体中受的浮力；根据F_浮=ρ_液gV_排求出液体的密度；
（4）先用弹簧测力计将木块全部拉入水中，然后取出木块直接测量木块的重力，由于木块沾水所测重力偏大，由此分析解答．

解答 解：
（1）图甲中弹簧测力计的分度值为 0.2N，木块在空气中的重力，即弹簧测力计的示数为 0.6N；从重心画竖直向下的重力示意图如图所示：
（2）将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘内的气压小于外界大气压，在外界大气压的 作用下，吸盘被压在烧杯底部；
图丙中弹簧测力计的拉力：F_拉=0.4N，
木块受到的重力、拉力和浮力是平衡力，所以木块受到的浮力：
F_浮=G+F_拉=0.6N+0.4N=1N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，木块体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=10^-4m³，
由G=mg=ρ_木gV可得木块的密度：
ρ_木=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{0.6N}{1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=0.6×10³kg/m³；
（3）木块在液体中受的浮力：F_浮′=G+F_拉′=0.6N+0.2N=0.8N，
由F_浮=ρ_液gV_排可得液体的密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮}′}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.8N}{10N/kg×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³；
（4）用弹簧测力计将木块全部拉人水中，然后取出木块直接测量木块的重力，由于木块上沾有水，使测得的重力偏大，根据ρ=$\frac{G}{gV}$可知求出木块的密度会偏大．
故答案为：（1）见上图；（2）大气压；1；0.6×10³；（3）0.8×10³；（4）偏大．

点评 本题主要考查的是学生对弹簧测力计的读数、力的示意图的画法、浮力、重力、密度计算公式的理解和掌握，知识点太多，综合性，但难度不大．