Question

6．小童同學(xué)對(duì)一蠟塊的密度進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的細(xì)鐵絲的體積可忽略不計(jì)．他采用的測(cè)量方法如下：

（1）如圖1所示，利用天平稱(chēng)量此蠟塊的質(zhì)量為32g．
（2）小童首先讀出圖2甲量筒中水的體積；然后利用圖2乙測(cè)出蠟塊和水的總體積，則該蠟塊的體積為40cm³．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，該蠟塊的密度為0.8×10³kg/m³．
（4）假設(shè)在步驟（2）中，小童同學(xué)用力稍大了一些，將蠟塊壓到了量筒底部，這樣不會(huì) （選填“會(huì)”或“不會(huì)”）影響蠟塊密度的測(cè)量；若小童在實(shí)驗(yàn)步驟（2）中的測(cè)量順序顛倒，則他測(cè)出的蠟塊密度值將偏小 （選填“偏大”、“不變”或“偏小”）．
（5）小童在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后經(jīng)過(guò)思考發(fā)現(xiàn)：不用天平也能測(cè)出蠟塊的密度，請(qǐng)你幫他完成下列實(shí)驗(yàn)方案：
①在量筒中倒入適量的水，記下量簡(jiǎn)中水的體枳為V₀；
②將蠟塊輕輕放入水中，靜止時(shí)，記下量筒中水和蠟塊的總體積為V₁；
③將蠟塊放入水中，用細(xì)鐵絲將蠟塊按入水中時(shí)，記下量筒中水和蠟塊的總體枳為V₂；
④蠟塊密度的表達(dá)式：ρ_蠟=$\frac{{V}_{1}-{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{0}}$•ρ_水．（用測(cè)量的物理量和已知常量ρ_水表示）

Answer 1

分析 （1）物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼對(duì)應(yīng)的刻度值．
（2）蠟塊體積等于兩次量筒中水的示數(shù)之差．
（3）根據(jù)密度公式求出密度．
（4）當(dāng)物體浸入水中時(shí)，其浸入的體積即為排開(kāi)水的體積；所以據(jù)此能分析出，當(dāng)物體全部浸沒(méi)時(shí)排開(kāi)水的體積的大小與其浸沒(méi)深度的關(guān)系，進(jìn)而得出此時(shí)能否對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，改變（2）中的順序由于蠟塊上沾上水，測(cè)得的體積偏大，密度偏�。�
（5）物塊漂浮，則浮力等于自重，根據(jù)阿基米德原理，浮力又等于排開(kāi)的水重，已知水的密度，根據(jù)量筒中示數(shù)的變化可得出排水的體積，這樣物塊的質(zhì)量便可求出來(lái)了．再通過(guò)物塊完全浸沒(méi)時(shí)的排水體積得到物塊的體積，就可以求出它的密度了．

解答 解：（1）由圖1天平的標(biāo)尺分度值0.2g，蠟塊的質(zhì)量：m=20g+10g+2g=32g．
（2）由圖2可知，量筒分度值為5ml，兩次量筒示數(shù)分別為100ml和140ml，
所以蠟塊體積V=140ml-100ml=40ml=40cm³．
（3）蠟塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{32g}{40c{m}^{3}}$=0.8g/cm³=0.8×10³kg/m³．
（4）由于蠟塊已經(jīng)全部浸沒(méi)，所以此時(shí)其自身的體積等于排開(kāi)水的體積，即改變深度后不會(huì)對(duì)其蠟塊體積的測(cè)量結(jié)果造成影響，所以據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，該過(guò)程不會(huì)對(duì)密度的測(cè)量結(jié)果造成影響；
將步驟（2）中的測(cè)量順序顛倒，即先測(cè)量蠟塊和水的總體積，再測(cè)量水的體積；由于將蠟塊取出時(shí)，蠟塊會(huì)帶出少量的水，測(cè)得水的體積偏小，則測(cè)得蠟塊的體積偏大，根據(jù)密度公式可知，測(cè)出的密度偏小．
（5）不用天平也能測(cè)出蠟塊的密度，①在量筒中倒入適量的水，記下量簡(jiǎn)中水的體枳為V₀；
②將蠟塊輕輕放入水中，靜止時(shí)，記下量筒中水和蠟塊的總體積為V₁；
③將蠟塊放入水中，用細(xì)鐵絲將蠟塊按入水中，記下量筒中水和蠟塊的總體枳為V₂；
則蠟塊的體積V=V₂-V₀，
因?yàn)橄瀴K漂浮，則浮力等于自重，根據(jù)阿基米德原理，浮力又等于排開(kāi)的水重，
則蠟塊的質(zhì)量m=$\frac{{G}_{蠟}}{g}$=$\frac{{G}_{排}}{g}$=$\frac{{m}_{排g}}{g}$=ρ_水（V₁-V₀），
將m與V代入密度的公式得：ρ_物=$\frac{{V}_{1}-{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{0}}$•ρ_水
故答案為：（1）32；（2）40；（3）0.8×10³；（4）不變；偏小；（5）①適量；③用細(xì)鐵絲將蠟塊按入水中；④$\frac{{V}_{1}-{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{0}}$•ρ_水．

點(diǎn)評(píng) （1）主要考查了實(shí)驗(yàn)室常用的天平、量筒測(cè)密度的方法，重點(diǎn)掌握儀器的使用與密度公式的運(yùn)用；
（2）為我們提供了一種利用等效替代法測(cè)固體密度的方法，主要在沒(méi)有天平的情況下使用，應(yīng)重點(diǎn)掌握對(duì)質(zhì)量的測(cè)量和計(jì)算過(guò)程．