Question

2．小强用弹簧测力计等器材测量一块石块的密度，请将下面实验步骤中的数据补充完整．（g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³）

（1）如图1甲所示，用测力计测出该石块的重力G=2.5N．
（2）将该石块浸没在水中静止时，如图1乙所示，则石块受到的浮力大小为1N．
（3）根据阿基米德原理可算出该石块的体积V=1×10^-4m³．
（4）根据密度公式算出该石块的密度ρ=2.5×l0³kg/m³．
【拓展】小明过生日时，妈妈送给她一个内有“生日快乐”字样的小水晶球．小明想知道小水晶球的密度，于是他找来量筒、小玻璃杯和水，用如图2所示的步骤测量出小水晶球的密度．由图可知：水晶球的体积是10cm³，水晶球的质量是30g，水晶球的密度是3g/cm³．

Answer 1

分析 （2）弄清楚弹簧测力计的分度值，根据指针指示来读数；
（3）根据F_浮=G-F_拉求出浮力，再根据F_浮=ρ_水gV_排求出石块的体积；
（4）根据G=mg求出质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$求出石块的密度．
【拓展应用】：小水晶球的体积等于第三幅图的数值减第一幅图的数值．在读数时，注意量筒的分度值，视线应与液面的凹底相平．
根据漂浮时浮力和重力相等求得小球的重力，根据m=$\frac{G}{g}$求出水晶球的质量．
将水晶球的质量和体积代入公式ρ=$\frac{m}{V}$求出密度．

解答 解：（2）图乙中弹簧测力计的分度值为0.1N，弹簧测力计的拉力F_拉=1.5N；石块受的浮力：F_浮=G-F_拉=2.5N-1.5N=1N；
（3）由F_浮=ρ_水gV_排得，
石块的体积：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³；
（4）由G=mg，可得，石块的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.5N}{10N/kg}$=0.25kg，
石块的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.25kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³．
【拓展应用】：（1）量筒读数时视线应平视刻度，所以图丙中一图为30ml，二图为60ml，三图为40ml；
（2）第二图为水晶球放入玻璃杯漂浮在水面上时量筒的示数；
水晶球体积 V_球=40ml-30ml=10ml=10cm³；
因为漂浮，所以，G_球=G_排
水晶球质量 m_球=$\frac{{G}_{球}}{g}$=$\frac{{G}_{排}}{g}$=$\frac{{ρ}_{水}g{V}_{排}}{g}$=ρ_水V_排=1.0g/cm³×（60cm³-30cm³）=30g，
水晶球密度 ρ_球=$\frac{{m}_{球}}{{V}_{球}}$=$\frac{30g}{10c{m}^{3}}$=3g/cm³．
故答案为：（2）1；（3）1×10^-4；（4）2.5×10³；【拓展】10；30；3．

点评 （1）此题主要考查的是学生对弹簧测力计的读数、浮力、重力、密度的计算公式的理解和掌握；
（2）测水晶球的体积用的是常规测法；测质量用到了阿基米德原理：让玻璃杯漂浮水面，再将水晶球放入玻璃杯，玻璃杯排开水的质量等于玻璃杯和水晶球的质量和．