Question

12．小华利用浮力知识测量橡皮泥的密度．
A．测出空烧杯的质量m₀．
B．将橡皮泥捏成碗状，轻放入盛满水的溢水杯中，橡皮泥漂浮，用烧杯接住溢出的水．
C．测出烧杯和水的总质量m₁，如图．
D．将该橡皮泥取出捏成团，放入盛满水的溢水杯中，橡皮泥沉底，用另一相同的空烧杯接住溢出的水．
E．测出烧杯和水的总质量m₂．
（1）调节天平平衡时，发现指针静止时指在分度盘中央刻度线右侧，则应将平衡螺母向左调节，由图可知m₁=32g．
（2）橡皮泥密度的表达式为ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$•ρ_水．（用m₀、m₁、m₂等物理量的符号表示）
（3）操作B、D中橡皮泥所受浮力分别为F_B、F_D，则F_B、F_D的大小关系是：F_B大于F_D，请写出你的推理过程：操作B中物体漂浮在水面上，浮力F_B等于物体的重力，操作D中物体沉底在水里，浮力F_D小于物体的重力，橡皮泥在这两个过程中形状发生了变化，而重力不变，所以F_B大于F_D．

Answer 1

分析 （1）要掌握天平的调平，根据两边盘的高低情况，平衡螺母要向较高的一端移动．在读取天平的示数时，应将砝码的质量与游码的示数相加，从而得出被测物体的质量．
（2）将橡皮泥捏成碗状，轻放入盛满水的溢水杯中，橡皮泥漂浮，首先根据物体的浮沉条件求得橡皮泥的重力，然后可知其质量，然后将该橡皮泥取出捏成团，放入盛满水的溢水杯中，求得橡皮泥的体积，再利用密度公式求解．
（3）实心球橡皮泥沉到容器底部，受到的浮力F_球＜G；碗状橡皮泥漂浮在水面，受到的浮力F_碗=G；而碗状和实心球状的橡皮泥受到的重力相同，据此判断它们所受浮力的大小关系．

解答 解：（1）指针静止时指在分度盘中央刻度线的右侧，所以左盘高，平衡螺母应向左移动．
读图可知，天平标尺的分度值为0.2g，标尺示数为2.2g，
则物体的质量为：20g+10g+2.2g=32.2g．
（2）将橡皮泥捏成碗状，轻放入盛满水的溢水杯中，橡皮泥漂浮，此时排开水的重力就是橡皮泥受到的浮力，即G=F_浮=G_排水=（m₁-m₀）g，所以物体的质量m_橡皮泥=m₁-m₀，
将该橡皮泥取出捏成团，放入盛满水的溢水杯中，橡皮泥沉底，溢出水的质量为m₂-m₀，
溢出水的体积V_排=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}$，
因为橡皮泥沉底，所以V_排=V_橡皮泥=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}$，
橡皮泥的密度ρ=$\frac{{m}_{橡皮泥}}{{V}_{橡皮泥}}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$•ρ_水；
（3）操作B中物体漂浮在水面上，浮力F_B等于物体的重力，操作D中物体沉底在水里，浮力F_D小于物体的重力，橡皮泥在这两个过程中形状发生了变化，而重力不变，所以F_B大于F_D，
故答案为：（1）左；32；（2）$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$•ρ_水；（3）大于；操作B中物体漂浮在水面上，浮力F_B等于物体的重力，操作D中物体沉底在水里，浮力F_D小于物体的重力，橡皮泥在这两个过程中形状发生了变化，而重力不变，所以F_B大于F_D．

点评 本题考查了学生对物体浮沉条件的掌握和运用，确定碗状和实心球状的橡皮泥受到的重力相同是本题的关键．