Question

老游在旅游時(shí)買回一個(gè)質(zhì)量大約為4～5㎏的水晶球，他的兒子小游想要量它的密度．小游可找到的器材有稱量為1㎏的天平一臺(tái)、250ml的量筒一個(gè)、量程為0～5N的彈簧測(cè)力計(jì)一只、稱量為15㎏的案秤一臺(tái)、可稱20斤（1㎏等于2斤）的桿秤一把、容量足夠大的塑料桶一個(gè)、尼龍網(wǎng)袋一個(gè)（質(zhì)量和體積均可忽略）和足夠的水．問(wèn)小游：
（1）應(yīng)當(dāng)選擇哪些器材比較適當(dāng)：________．
（2）應(yīng)該測(cè)量哪些物理量，怎樣測(cè)量？________
（3）水晶球密度的表達(dá)示是ρ=________．

Answer 1

解：（1）根據(jù)測(cè)固體的密度的原理ρ=，實(shí)驗(yàn)要測(cè)量水晶球的質(zhì)量和體積，所以要選擇合適的測(cè)量質(zhì)量和體積的器材．
①測(cè)量質(zhì)量器材：因?yàn)樗�晶球質(zhì)量大約為4--5kg，根據(jù)各測(cè)量質(zhì)量工具的量程進(jìn)行選擇，可以選用稱量為15㎏的案秤或可稱20斤（1㎏等于2斤）的桿秤．
②測(cè)量體積的器材：由于沒(méi)有直接測(cè)量水晶球體積的工具，所以我們利用排水法得到水晶球的體積，因?yàn)樗�晶球體積較大，250ml的量筒不能適合實(shí)驗(yàn)的需求，所以選用容量足夠大的塑料桶、尼龍網(wǎng)袋（質(zhì)量和體積均可忽略）和足夠的水．
故答案為：桿秤、塑料桶、尼龍網(wǎng)袋和水；
（2）根據(jù)測(cè)量固體密度實(shí)驗(yàn)要求，首先應(yīng)測(cè)量出水晶球的質(zhì)量m，水晶球的體積不能直接測(cè)量，利用水晶球浸沒(méi)入水中排開(kāi)水的體積與水晶球的體積相等來(lái)得到水晶球的體積，已知水的密度是常量，排開(kāi)水的體積可以通過(guò)它的質(zhì)量計(jì)算出來(lái)，所以，測(cè)量裝滿水時(shí)塑料桶的質(zhì)量m₁，然后將水晶球裝入尼龍網(wǎng)袋，緩緩地將水晶球浸沒(méi)在裝滿水的塑料桶中，然后取出水晶球，測(cè)出塑料桶和剩余水的質(zhì)量m₂，則排開(kāi)水的質(zhì)量=m₁-m₂，根據(jù)密度公式ρ=，就能求出V_水=，根據(jù)阿基米德原理，V_水晶球=V_水，根據(jù)密度公式，就能求出水晶球的密度．
答：①用案秤（桿秤）測(cè)出水晶球的質(zhì)量m．
②用案秤（桿秤）測(cè)出裝滿水時(shí)塑料桶的總質(zhì)量m₁；
③將水晶球裝入尼龍網(wǎng)袋，緩緩地將水晶球浸沒(méi)在裝滿水的塑料桶中，然后取出水晶球，測(cè)出塑料桶和剩余水的質(zhì)量m₂．
（3）根據(jù)密度公式ρ=，已知m_水晶球=m，V_水晶球=V_水=，
∴ρ_水晶球===．
故答案為：．
分析：（1）測(cè)固體的密度的原理是ρ=，用天平測(cè)質(zhì)量m，利用排水法用量筒測(cè)體積V．根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可對(duì)水晶球的質(zhì)量和體積進(jìn)行初步的估測(cè)，從而選定合適量程的器材以供實(shí)驗(yàn)所需；
（2）根據(jù)測(cè)量固體密度實(shí)驗(yàn)要求，在測(cè)量密度的過(guò)程中，可以用工具測(cè)量出西瓜的質(zhì)量；由于沒(méi)有直接測(cè)量水晶球體積的工具，所以如何測(cè)量水晶球的體積是解決此題的關(guān)鍵．根據(jù)題意可知此題是利用了水晶球浸沒(méi)入水中排開(kāi)水的體積與水晶球的體積相等來(lái)得到水晶球的體積，因此求水晶球排開(kāi)水的體積這是此題的難點(diǎn)所在．
（3）根據(jù)密度公式，把已知物理量代入公式，求出水晶球的密度表達(dá)式．
點(diǎn)評(píng)：①由于沒(méi)有直接測(cè)量水晶球體積的工具，所以如何測(cè)量水晶球的體積是解決此題的關(guān)鍵．
②關(guān)于表達(dá)式，式中所用到的物理量應(yīng)該全部是實(shí)驗(yàn)中測(cè)量出的物理量和已知量及常數(shù)量．不能含有任何未知量，這是解這類題目時(shí)應(yīng)該注意的一個(gè)地方．