Question

14．一位同學有一次在家里洗碗，突然想知道陶瓷飯碗的密度大約是多少，于是他根據家中現有的條件，找來了一個合適的圓柱型容器和刻度尺，請你和他一起將實驗完成．
實驗步驟：
（1）先在容器內盛適量的水，然后測出容器內水的深度h₁；
（2）為了能間接的測出碗的質量，他將碗放入容器內使其漂浮（填“漂浮”、“懸浮”或“下沉”），測出此時容器內水的深度h₂；
（3）然后他又將碗浸沒在容器內的水中，測出水的深度h₃；請你用直接測量的物理量寫出陶瓷碗密度的表達式：ρ=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}-{h}_{1}}$ρ_水 （水的密度用ρ_水表示）；在（2）測碗的質量時，用到的物理知識有二力平衡．

Answer 1

分析 由題意可知本題利用物體的浮沉條件測量碗的密度，則應使碗漂浮于水面上，即F_浮=ρ_水gv_排=ρgV_碗；故測量出碗的體積及排開水的體積即可求得密度．

解答 解：（2）因為碗是空心的，故將碗放在水表面時可以漂浮于水面上，而將碗全部浸入水中時，碗會下沉不會懸浮，故只能讓碗漂浮于水面．
（3）由題意可知，當漂浮于水面時，排開水的深度為h₂-h₁，設容器底面積為S，則體積為：（h₂-h₁）S；
當碗全部浸入時，排開水的深度為：h₃-h₁，碗的體積為（h₃-h₁）S；
由物體的浮沉條件可知：F_浮=G_碗，即：
ρ_水g（h₂-h₁）S=ρg（h₃-h₁）S
解得：ρ=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}-{h}_{1}}$ρ_水．
在（2）測碗的質量時，用到的物理知識是二力平衡，即浮力等于重力．
故答案為：（2）漂��；（3）$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}-{h}_{1}}$ρ_水；二力平衡．

點評 實驗題要注意通過題干及問題得出實驗的原理，由原理分析解答即可．