Question

12．石油是我市主要的礦產(chǎn)資源，石油化工對(duì)實(shí)施黃藍(lán)國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)揮著重要作用．某化工企業(yè)以石油為原料，研發(fā)出一種密度比水小、強(qiáng)度大的復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)等制造業(yè)．為了測(cè)量這種復(fù)合材料的密度，實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：一小塊形狀不規(guī)則的復(fù)合材料樣品、量筒、燒杯、溢水杯、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、長(zhǎng)鋼針、適量水（所給器材數(shù)量充足）．請(qǐng)利用所給器材，設(shè)計(jì)測(cè)量小塊復(fù)合材料樣品密度的實(shí)驗(yàn)方案．（g和水的密度ρ_水為已知量．）
（1）從上述器材中選出實(shí)驗(yàn)所需器材；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟；
（3）樣品密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{F}{gV}$（用測(cè)量的物理量和已知量的符號(hào)表示）；
（4）這類材料廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)制造的優(yōu)點(diǎn)：密度小，可以減輕飛機(jī)和汽車的質(zhì)量，以提高速度、節(jié)約能源等．

Answer 1

分析 （1）（2）（3）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小塊復(fù)合材料樣品的重力，根據(jù)m=$\frac{F}{g}$求出質(zhì)量m；再將小塊復(fù)合材料樣品放入溢水杯中用鋼針壓下浸沒水中取出溢出的水，放入量筒中測(cè)出其體積，然后根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$得出；
（4）根據(jù)復(fù)合材料密度比小、強(qiáng)度大的特點(diǎn)分析解答．

解答 解：
（1）所需器材：一小塊形狀不規(guī)則的復(fù)合材料樣品、燒杯、量筒、溢水杯、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、長(zhǎng)鋼針、適量水；
（2）步驟：①用細(xì)線將不規(guī)則的復(fù)合材料樣品拴好，掛在彈簧測(cè)力計(jì)下端，測(cè)出樣品禁止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；
②溢水杯加滿水，空燒杯放在溢水杯溢水口處，用長(zhǎng)鋼針把樣品扎住，緩慢浸沒在溢水杯的水里，溢出的水注入空燒杯中；
③將空燒杯的水全部倒入量筒中，記下水的體積V．
（3）計(jì)算表達(dá)式：
石塊質(zhì)量m=$\frac{F}{g}$；
石塊密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{F}{gV}$．
（4）復(fù)合材料的密度偏小，故在生活生產(chǎn)中，可以用該材料減輕飛機(jī)和汽車的質(zhì)量，以提高速度、節(jié)約能源等；
故答案為：
（1）一小塊形狀不規(guī)則的復(fù)合材料樣品、燒杯、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、適量水；
（2）①用細(xì)線將不規(guī)則的復(fù)合材料樣品拴好，掛在彈簧測(cè)力計(jì)下端，測(cè)出樣品禁止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；
②溢水杯加滿水，空燒杯放在溢水杯溢水口處，用長(zhǎng)鋼針把樣品扎住，緩慢浸沒在溢水杯的水里，溢出的水注入空燒杯中；
③將空燒杯的水全部倒入量筒中，記下水的體積V．
（3）$\frac{F}{gV}$；
（4）密度小，可以減輕飛機(jī)和汽車的質(zhì)量，以提高速度、節(jié)約能源等．

點(diǎn)評(píng) 測(cè)量固體的密度只有彈簧測(cè)力計(jì)，沒有量筒，需要間接測(cè)量固體的質(zhì)量和體積，采用等效替代的方法．初中測(cè)量固體密度的實(shí)驗(yàn)題變化多樣，有天平和量筒是實(shí)驗(yàn)是很基礎(chǔ)的，沒有天平或沒有量筒的實(shí)驗(yàn)有一定的難度．