题目内容

4.利用如图所示的器材:刻度尺、细线、金属块、酒精、水、盐水、弹簧测力计、量筒(足够放入金属块)和压强计设计相关实验.

(1)若要探究液体内部压强大小与液体密度的关系,可选用的器材有:④⑤⑥⑨(填写器材序号).
(2)若要探究浮力大小与排开液体体积的关系,可选用的器材有:②③④⑦(或②③⑤⑦、②③⑥⑦)(填写器材序号).
(3)若选用的器材是②③④⑤⑥⑦,则探究的可能是探究浮力与液体密度的关系.
(4)利用这些实验器材如何测量出金属块的密度?
实验步骤:①用细线拴好金属块,挂在弹簧测力计上测出重力G;
②将金属块浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F..

分析 给出了很多实验器材,让我们根据不同的要求选择实验器材,需要了解所探究物理量的影响因素、利用好控制变量法:
(1)探究液体内部压强大小与液体密度的关系,就要考虑不同的液体和压强计等.
(2)探究浮力大小与排开液体体积的关系,需要用同种液体,能比较浮力大小关系和排开水的体积大小关系;
(3)用弹簧秤、细线、金属块、不同液体,可以测量金属块受到不同液体的浮力,而排开液体的体积可以相同,据此分析回答;
(4)用弹簧测力计测出金属块的重力,可算出金属块质量;利用称重法测量受到水的浮力,利用阿基米德原理求排开水的体积(金属块的体积),再利用密度公式求解.

解答 解:
(1)若要探究液体内部压强大小与液体密度的关系,需要将压强计的探头放入不同液体的同一深度,通过U形管内液面高度差比较液体内部压强大小关系,可选用的器材有:酒精④、水⑤、盐水⑥、压强计⑨;
(2)用细线拴好金属块,挂在弹簧测力计下,让金属块浸入酒精(水或盐水),排开酒精(水或盐水)的体积不同,利用弹簧测力计借助称重法比较浮力大小,探究浮力大小与排开液体体积的关系,可选用的器材:细线②、金属块③、酒精④(或水⑤、盐水⑥)、弹簧测力计⑦;
(3)若选用的器材是②③④⑤⑥⑦,即:细线、金属块、酒精、水、盐水、弹簧测力计,可以让金属块浸没不同液体中,排开液体的体积可以相同,测量金属块受到不同液体的浮力,探究浮力与液体密度的关系;
(4)利用细线、金属块、水弹簧测力计测量金属块的密度:
①用细线拴好金属块,挂在弹簧测力计上测出重力G;
②将金属块浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F.
(3)数据处理:
金属块的质量:
m=$\frac{G}{g}$,
金属块受到的浮力:
F浮=G-F,
金属块的体积:
V=V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$,
金属块的密度:
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{G-F}$×ρ水.
故答案为:
(1)④⑤⑥⑨;
(2)②③④⑦(或②③⑤⑦、②③⑥⑦);
(3)探究浮力与液体密度的关系;
(4)①用细线拴好金属块,挂在弹簧测力计上测出重力G;
②将金属块浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F.

点评 此题考查我们根据器材设计实验的能力,综合性强,灵活性高,要求学生知识面广.这也是中考时经常考到的.

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