Question

7．某校科学兴趣小组在学习了“植物体对水的吸收、利用和散失”的知识后，利用食盐、水、新鲜冬瓜和自制土密度计对植物细胞吸水、失水的原理展开探究．他们将冬瓜除去瓜瓤后制成“冬瓜碗”，并在“冬瓜碗”中加入240g密度为1.2g/cm³的食盐水．并在溶液中放置自制土密度计（实验装置如图甲所示），通过观察一段时间后土密度计浸没深度的变化，分析研究冬瓜得失水分的状况．若土密度计在溶液中浸没的深度随时间的变化曲线如图乙所示．请你帮助该兴趣小组完成实验的探究和分析．
（1）实验过程中，土密度计所受的浮力不变（选填“增大”、“减小”或“不变”）．根据土密度计浸没深度的变化情况可知，冬瓜在盐水中失水（选填“吸水”或“失水”），且速度变化的特点是先快后慢，最后几乎不变．
（2）根据图象数据通过计算可知，一段时间后盐水的密度是1.125g/cm³
（3）为了提高该实验中土密度计的精确程度，可以采取的办法是选用更细的吸管．

Answer 1

分析 密度计的质量一定，在液体中受力平衡，受到的浮力总是等于重力，被测液体的密度越大，排开液体的体积越小，浸入液体部分也越小，据此分析回答；
根据漂浮的条件（浮力等于物体重力）分析，根据土密度计浸没深度的变化情况可知，排开液体的体积变化，由阿基米德原理计算即可．
为了使测量结果更准确，应使密度计上两条刻度线之间的距离大一些，因为△V=sh，所以可知减小S，即可使h变大，据此设计即可．

解答 解：（1）实验过程中，土密度计始终处于漂浮，所受的浮力与密度计重力，而重力不变，所以浮力不变．
根据图象可知：土密度计浸没深度逐渐变大，则V_排变大，而浮力不变，由阿基米德原理F_浮=ρ_盐水gV_排可知，ρ_盐水变小，即盐水里的水增加，所以冬瓜在盐水中失水，土密度计浸没深度是先快后几乎不再变深，所以冬瓜失水速度变化的特点是先快后慢，最后几乎不变．
（2）根据图象数据算可知：
开始时浸没深度为h₁=6cm，则F_浮1=G，即ρ_盐水1gSh₁=G；
一段时间后浸没深度为h₂=6.4cm，则F_浮2=G，即ρ_盐水2gSh₂=G；
所以，ρ_盐水2gSh₂=ρ_盐水1gSh₁；
盐水的密度ρ_盐水2=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_盐水1=$\frac{6cm}{6.4cm}$×1.2g/cm³=1.125g/cm³．
（3）为了使测量结果更准确，应使“密度计”测量时浸没的深度变化大，根据△V=sh，所以可知减小S，即可使h变大，因此可以选用更细的吸管等方法．
故答案为：（1）不变；失水；先快后慢，最后几乎不变；（2）1.125；（3）选用更细的吸管．

点评 解决此类问题要利用物体的漂浮条件和阿基米德原理进行分析解答，关键是知道冬瓜失水后水中盐的质量不变，由于水份的增加，盐水的密度减小．