Question

如图为弹簧测力计的刻度盘，给你一块恰好为4N的合金块，现要将此弹簧测力计改装成测液体密度的密度计，请你选择合适的器材完成．要求：
（1）列出还需要的器材；
（2）写出实验的步骤和测量的物理量；
（3）说明0刻度、最大刻度的位置和大小，以及测液体密度的注意点．

Answer 1

解：用细线将铁块系好，挂在弹簧测力计下，读出测力计的示数G；
再分别读出合金块浸没在水中和浸没在某种液体中时测力计的示数F、F′，算出石块在水中和某种液体中受到的浮力F_浮=G-F、F_浮′=G-F′．
由阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gV_排可知，
G-F=ρ_水gV_排水，V_排水=
G-F′=ρ_液gV_排液，V_排液=
∵浸没，∴V_排水=V_排液
=
∴ρ_液=ρ_水
故答案为：
（1）器材：烧杯和足量的水．
（2）步骤：将弹簧测力计下的合金块浸没在烧杯的水中，读出弹簧测力计的示数F．
（3）若合金块浸没在密度为ρ的液体中，弹簧测力计的示数为F′，
则：4-F=ρ_水gV_物
4-F′=ρgV_物
∴ρ=ρ_水
当F′=4 N时，ρ=0；∴0刻度在4 N处．
当F′=0 N时，ρ最大；∴最大刻度在0 N处，且最大值为ρ_水
使用这个改装的密度计测液体密度时，合金块必须挂在弹簧测力计下，并浸没在待测液体中，不能触及容器的底和侧壁．
分析：本题考查利用浮力知识测量液体的密度，解答的关键是物体浸没在水中和浸没在另一液体中时排开的体积相等，利用这个关系列出关系式，进行化简，找出液体密度的表达式．
点评：本题是一道实验设计题．学生要认真思考，寻找便捷、合理的解题方法，培养综合解答问题的能力．