Question

9．物理課上，老師拿來一大一小兩個玻璃工藝品，中間嵌有金屬材料制成的完全一樣的兩個小金魚，如圖所示．老師請同學們在不破壞玻璃工藝品的前提下，測出玻璃的密度．老師提供的滿足實驗需求的材料有：已調節(jié)好的天平一架（配套砝碼）、燒杯一個、細線若干和適量的水（已知水的密度為ρ_水）．請你利用上述器材幫助他們設計一個測出玻璃密度的實驗方案．要求：
（1）寫出主要的實驗步驟及要測量的物理量；
（2）寫出玻璃密度的數學表達式．（用已知量和測得量表示）

Answer 1

分析 （1）因為一大一小兩個玻璃工藝品，中間嵌有金屬材料制成的完全一樣的兩個小金魚，所以分別求出一大一小兩只玻璃球相差的質量即為玻璃的質量，然后測出相差的體積，再利用ρ=$\frac{m}{V}$可求得該玻璃的密度．
（2）根據所測物理量寫出玻璃密度的數學表達式．

解答 答：（1）實驗步驟：
①用天平分別測量兩個工藝品的質量m_小和m_大；
②將燒杯里裝滿水，將小工藝品放入加滿水的燒杯，待水溢出完之后，取出小工藝品，將剩余的水和燒杯放置在天平的左盤中，測得質量為m_剩1；
③將燒杯里裝滿水，將大工藝品放入加滿水的燒杯，待水溢出完之后，取出大工藝品，將剩余的水和燒杯放置在天平的左盤中，測得質量為m_剩2．
（2）前后兩次的排開水的體積差即兩個工藝品的體積差△V=$\frac{△m}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{剩1}-{m}_{剩2}}{{ρ}_{水}}$；
兩個工藝品的質量差為△m=m_大-m_小，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，
玻璃密度ρ=$\frac{△m}{△V}$=$\frac{{m}_{大}-{m}_{小}}{\frac{{m}_{剩1}-{m}_{剩2}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{大}-{m}_{小}}{{m}_{剩1}-{m}_{剩2}}•{ρ}_{水}$．

點評 本題考查液體的密度測量和實際運用，此題中讓學生自己設計一個測出玻璃密度的實驗方案，在實驗步驟的安排和語言文字的敘述中學生總是把握不太好，因此此題有一定難度，屬于難題．