Question

王新同学在学校测完石块密度后，想到这样一个问题：石块和铁块谁的密度大？放学回到家中，想粗略地测定铁块密度，但家里没有量筒、天平等器材，于是想到利用浮力知识完成实验．他从家找来以下器材：茶杯、水、小铁块、细线和弹簧秤．
（1）请简要写出他的实验步骤，并用字母表示所测的物理量．
步骤：①

 

；
②

 

；
③

 

．
（2）铁块密度的表达式ρ_铁=

 

．

Answer 1

分析：用弹簧秤测量铁块重，利用重力公式求铁块的质量；利用称重法F_浮=G-F_示测量小矿石受到的浮力，再利用阿基米德原理求排开水的体积（铁块的体积），利用密度公式求铁块的密度．

解答：解：（1）主要步骤：
①用弹簧秤测量铁块重G，
②用弹簧秤吊着铁块浸没在茶杯的水中，弹簧测力计的示数为F_示，
③数据处理，求出铁块的质量和体积，利用密度公式求铁块的密度．
具体过程：
铁块的质量m=

G

g

，
铁块受到水的浮力：
F_浮=G-F_示，
∵F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV，
∴铁块的体积：
V=

F浮

ρ水g

=

G-F示

ρ水g

，
铁块的密度：
ρ_铁=

m

V

=

G g

G-F示 ρ水g

=

G

G-F示

ρ_水．
（2）铁块密度的表达式：ρ_铁=

G

G-F示

ρ_水．

故答案为：（1）①用弹簧秤测量铁块重G；②用弹簧秤吊着铁块浸没在茶杯的水中，弹簧测力计的示数为F_示；③数据处理：求出铁块的质量和体积，利用密度公式求铁块的密度；
（2）

G

G-F示

ρ_水．

点评：本题考查利用提供器材设计实验的能力，要大胆利用所学知识去设计实验，培养自己的综合处理物理问题的能力，利用好称重法是本题的关键．