Question

12．小華利用浮力知識測量橡皮泥的密度．
A．測出空燒杯的質(zhì)量m₀．
B．將橡皮泥捏成碗狀，輕放入盛滿水的溢水杯中，橡皮泥漂浮，用燒杯接住溢出的水．
C．測出燒杯和水的總質(zhì)量m₁，如圖．
D．將該橡皮泥取出捏成團，放入盛滿水的溢水杯中，橡皮泥沉底，用另一相同的空燒杯接住溢出的水．
E．測出燒杯和水的總質(zhì)量m₂．
（1）調(diào)節(jié)天平平衡時，發(fā)現(xiàn)指針靜止時指在分度盤中央刻度線右側(cè)，則應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)，由圖可知m₁=32g．
（2）橡皮泥密度的表達(dá)式為ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$•ρ_水．（用m₀、m₁、m₂等物理量的符號表示）
（3）操作B、D中橡皮泥所受浮力分別為F_B、F_D，則F_B、F_D的大小關(guān)系是：F_B大于F_D，請寫出你的推理過程：操作B中物體漂浮在水面上，浮力F_B等于物體的重力，操作D中物體沉底在水里，浮力F_D小于物體的重力，橡皮泥在這兩個過程中形狀發(fā)生了變化，而重力不變，所以F_B大于F_D．

Answer 1

分析 （1）要掌握天平的調(diào)平，根據(jù)兩邊盤的高低情況，平衡螺母要向較高的一端移動．在讀取天平的示數(shù)時，應(yīng)將砝碼的質(zhì)量與游碼的示數(shù)相加，從而得出被測物體的質(zhì)量．
（2）將橡皮泥捏成碗狀，輕放入盛滿水的溢水杯中，橡皮泥漂浮，首先根據(jù)物體的浮沉條件求得橡皮泥的重力，然后可知其質(zhì)量，然后將該橡皮泥取出捏成團，放入盛滿水的溢水杯中，求得橡皮泥的體積，再利用密度公式求解．
（3）實心球橡皮泥沉到容器底部，受到的浮力F_球＜G；碗狀橡皮泥漂浮在水面，受到的浮力F_碗=G；而碗狀和實心球狀的橡皮泥受到的重力相同，據(jù)此判斷它們所受浮力的大小關(guān)系．

解答 解：（1）指針靜止時指在分度盤中央刻度線的右側(cè)，所以左盤高，平衡螺母應(yīng)向左移動．
讀圖可知，天平標(biāo)尺的分度值為0.2g，標(biāo)尺示數(shù)為2.2g，
則物體的質(zhì)量為：20g+10g+2.2g=32.2g．
（2）將橡皮泥捏成碗狀，輕放入盛滿水的溢水杯中，橡皮泥漂浮，此時排開水的重力就是橡皮泥受到的浮力，即G=F_浮=G_排水=（m₁-m₀）g，所以物體的質(zhì)量m_橡皮泥=m₁-m₀，
將該橡皮泥取出捏成團，放入盛滿水的溢水杯中，橡皮泥沉底，溢出水的質(zhì)量為m₂-m₀，
溢出水的體積V_排=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}$，
因為橡皮泥沉底，所以V_排=V_橡皮泥=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}$，
橡皮泥的密度ρ=$\frac{{m}_{橡皮泥}}{{V}_{橡皮泥}}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$•ρ_水；
（3）操作B中物體漂浮在水面上，浮力F_B等于物體的重力，操作D中物體沉底在水里，浮力F_D小于物體的重力，橡皮泥在這兩個過程中形狀發(fā)生了變化，而重力不變，所以F_B大于F_D，
故答案為：（1）左；32；（2）$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$•ρ_水；（3）大于；操作B中物體漂浮在水面上，浮力F_B等于物體的重力，操作D中物體沉底在水里，浮力F_D小于物體的重力，橡皮泥在這兩個過程中形狀發(fā)生了變化，而重力不變，所以F_B大于F_D．

點評 本題考查了學(xué)生對物體浮沉條件的掌握和運用，確定碗狀和實心球狀的橡皮泥受到的重力相同是本題的關(guān)鍵．