Question

15．用量筒、细铁丝、蜡块（能够放入量筒中）、适量的水（水的密度已知，为ρ），设计实验测量蜡块的密度．
（1）请写出主要的实验步骤和直接测量的物理量符号：①在量杯中倒入适量的水，记下水面处的刻度V₁，
②把蜡块轻轻地放入水中，记下水面到达的刻度V₂，
③用细铁丝将蜡块下压，使其浸没在水中，记下水面到达的刻度V₃
（2）蜡块密度的表达式：ρ_蜡=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）要测量蜡块的密度，需测出水的体积、水和蜡块的总体积，然后根据密度公式求出蜡块的密度．
（2）蜡块漂浮在水面上，漂浮时，F_浮=G_蜡块．根据阿基米德原理，F_浮=G_排，可得出蜡块密度的表达式．

解答 解：（1）实验步骤如下：
①在量杯中倒入适量的水，记下水面处的刻度V₁，
②把蜡块轻轻地放入水中，记下水面到达的刻度V₂，
③用细铁丝将蜡块下压，使其浸没在水中，记下水面到达的刻度V₃． 
（2）蜡块漂浮在水面上，漂浮时，F_浮=G_蜡块．根据阿基米德原理，F_浮=G_排．因此，漂浮的物体受到的重力等于它排开的液体受到的重力，即G_蜡块=G_排．所以，m_蜡块=m_排=ρ_水V_排=ρ_水（V₂-V₁）．蜡块浸没时，排开水的体积等于蜡块的体积，即V_蜡块=V_排=V₃-V₁．
则蜡块密度ρ_蜡=$\frac{{m}_{蜡}}{{ρ}_{蜡}}$=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．
故答案为：（1）①在量杯中倒入适量的水，记下水面处的刻度V₁，
②把蜡块轻轻地放入水中，记下水面到达的刻度V₂，
③用细铁丝将蜡块下压，使其浸没在水中，记下水面到达的刻度V₃；
（2）$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．

点评 本题涉及到液体的密度的计算以及漂浮物体的密度的测量，综合应用到漂浮条件和阿基米德原理的公式．难度中等．