Question

18．某校科學(xué)興趣小組想利用食鹽、水、新鮮冬瓜和自制密度計(jì)（制作方法：在吸管的下端裝入適量的鋼珠后用蠟封住并使底部平整）對(duì)植物吸水、失水的原理展開探究．他們將冬瓜除去瓜瓤后制成“冬瓜碗”，并在“冬瓜碗”中加入240g密度為1.2g/cm³的食鹽水．并在食鹽水溶液中放置自制密度計(jì)（如圖甲所示），通過觀察一段時(shí)間后自制密度計(jì)浸沒深度的變化，分析研究冬瓜得失水分的狀況．若自制密度計(jì)在溶液中浸沒的深度隨時(shí)間的變化曲線如圖乙所示．請你幫助該興趣小組完成實(shí)驗(yàn)的探究和分析．（假設(shè)食鹽溶解于水后，液體體積基本不變）
（1）實(shí)驗(yàn)過程中，自制密度計(jì)所受的浮力不變（增大/減小/不變）．根據(jù)自制密度計(jì)浸沒深度的變化情況可知，冬瓜在鹽水中失水（吸水/失水），且速度變化的特點(diǎn)是先快后慢，最后幾乎不變．
（2）根據(jù)圖象數(shù)據(jù)通過計(jì)算可知，一段時(shí)間后鹽水的密度是1.125g/cm³．
（3）綜合以上數(shù)據(jù)通過粗略計(jì)算可知實(shí)驗(yàn)過程中冬瓜得失水的總質(zhì)量是120g．
（4）為了提高該實(shí)驗(yàn)中自制密度計(jì)的精確程度，可以采取的辦法是選用更細(xì)的吸管．

Answer 1

分析 密度計(jì)的質(zhì)量一定，在液體中受力平衡，受到的浮力總是等于重力，被測液體的密度越大，排開液體的體積越小，浸入液體部分也越小，據(jù)此分析回答；
根據(jù)漂浮的條件（浮力等于物體重力）分析，根據(jù)土密度計(jì)浸沒深度的變化情況可知，排開液體的體積變化，由阿基米德原理計(jì)算即可．
為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，應(yīng)使密度計(jì)上兩條刻度線之間的距離大一些，因?yàn)椤鱒=sh，所以可知減小S，即可使h變大，據(jù)此設(shè)計(jì)即可．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)過程中，土密度計(jì)始終處于漂浮，所受的浮力與密度計(jì)重力，而重力不變，所以浮力不變．
根據(jù)圖象可知：土密度計(jì)浸沒深度逐漸變大，則V_排變大，而浮力不變，由阿基米德原理F_浮=ρ_鹽水gV_排可知，ρ_鹽水變小，即鹽水里的水增加，所以冬瓜在鹽水中失水，土密度計(jì)浸沒深度是先快后幾乎不再變深，所以冬瓜失水速度變化的特點(diǎn)是先快后慢，最后幾乎不變．
（2）根據(jù)圖象數(shù)據(jù)算可知：
開始時(shí)浸沒深度為h₁=6cm，則F_浮1=G，即ρ_鹽水1gSh₁=G；
一段時(shí)間后浸沒深度為h₂=6.4cm，則F_浮2=G，即ρ_鹽水2gSh₂=G；
所以，ρ_鹽水2gSh₂=ρ_鹽水1gSh₁；
鹽水的密度ρ_鹽水2=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_鹽水1=$\frac{6cm}{6.4cm}$×1.2g/cm³=1.125g/cm³．為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，應(yīng)使密度計(jì)上兩條刻度線之間的距離大一些，因?yàn)椤鱒=sh，所以可知減小S，即可使h變大，據(jù)此設(shè)計(jì)即可．
（3）設(shè)冬瓜得失水的總質(zhì)量為m，
則密度為ρ_鹽水2=$\frac{{m}_{1}+m}{\frac{{m}_{1}}{{ρ}_{鹽水1}}+\frac{m}{{ρ}_{水}}}$，
所以，m=$\frac{\frac{1}{{ρ}_{鹽水2}}-\frac{1}{{ρ}_{鹽水1}}}{\frac{1}{{ρ}_{水}}-\frac{1}{{ρ}_{鹽水2}}}$×m₁=$\frac{\frac{1}{1.125g/{cm}^{3}}-\frac{1}{1.2g/{cm}^{3}}}{\frac{1}{1g/{cm}^{3}}-\frac{1}{1.125g/{cm}^{3}}}$×240g=120g．
（4）為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，應(yīng)使“密度計(jì)”測量時(shí)浸沒的深度變化大，根據(jù)△V=sh，所以可知減小S，即可使h變大，因此可以選用更細(xì)的吸管等方法．
故答案為：（1）不變；失水；先快后慢，最后幾乎不變．
（2）1.125．
（3）120．
（4）“密度計(jì)”測量時(shí)浸沒的深度變化大，測量更精確些，因此可以選用更細(xì)的吸管等方法．

點(diǎn)評(píng) 解決此類問題要利用物體的漂浮條件和阿基米德原理進(jìn)行分析解答，關(guān)鍵是知道冬瓜失水后水中鹽的質(zhì)量不變，由于水份的增加，鹽水的密度減�。�