Question

小明和小紅使用不同器材分別對(duì)酒精的密度進(jìn)行了測(cè)量．
（1）請(qǐng)將他們的實(shí)驗(yàn)過(guò)程補(bǔ)充完整．
小明利用天平、燒杯、刻度尺和水（p_水己知）測(cè)量酒精密度的過(guò)程如下：
①往燒杯中倒入適量的水，用調(diào)節(jié)好的天平稱(chēng)出燒杯和水的質(zhì)量為m；
②用刻度尺測(cè)出水面到燒杯底的高度為h₁；
③將水倒出，倒入酒精，用天平稱(chēng)出的燒杯和酒精的質(zhì)量仍為m；
④

 

；
⑤計(jì)算酒精密度的表達(dá)式為：ρ_酒精=

 

；
小紅利用彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、石塊、細(xì)繩和水（ρ_水已知）測(cè)量酒精密度的過(guò)程如下：
①用細(xì)繩拴住石塊，并用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出石塊重為G；
②將石塊浸沒(méi)在水中，并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F₁；
③

 

；
④計(jì)算酒精密度的表達(dá)式為：ρ_酒精=

 

．（已知：F_浮=G_排=ρ_液gV_排）
（2）請(qǐng)你從操作難易程度方面，對(duì)兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)做出評(píng)估．

 

．

Answer 1

分析：本題屬于測(cè)量液體的密度，根據(jù)公式ρ=

m

v

，需要測(cè)量的物理量是m和v，但本題器材只有天平、燒杯、刻度尺、水（p_水己知）和被測(cè)量的酒精，沒(méi)有量筒，因此需要借助水間接地測(cè)量酒精的體積．缺少量筒時(shí)，關(guān)鍵是如何求得被測(cè)物體的體積．用天平稱(chēng)出與被測(cè)物體等體積的水的質(zhì)量m水，則V_物=V_水=

m水

ρ水

．結(jié)合壓強(qiáng)、浮力知識(shí)，密度將有更多的測(cè)量方法．例如：阿基米德原理等．

解答：解：
（1）因?yàn)闊�杯是一樣的即底面積相同故測(cè)出液體高度h，則v=sh，
故④答案為：用刻度尺測(cè)出酒精面到燒杯底的高度為h₂
（2）計(jì)算酒精的密度：先計(jì)算空燒杯的質(zhì)量為m-ρ_水sh₁，再計(jì)算酒精的質(zhì)量為m′-（m-ρ_水sh₁）=ρ_水sh₁，
故酒精的密度ρ_酒精=

h1

h2

ρ_水
（3）因?yàn)橐獪y(cè)石塊所受浮力和體積，所以石塊要浸沒(méi)在酒精里，
故③答案為：將石塊浸沒(méi)在酒精中，并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F₂
（4）計(jì)算酒精的密度，
石塊浸沒(méi)在水中，
 F_浮=ρ_水V_排g
F_浮=G-F₁
這兩式相等，得V_排=

G-F1

ρ水g

浸沒(méi)時(shí)V_排=V_石，
石塊的體積V_石=

G-F1

ρ水g

；
石塊浸沒(méi)在酒精中，
 F_浮′=ρ_酒V_排g=ρ_酒V_石g
 F_浮′=G-F₂
這兩式相等，得酒精的密度：
ρ_酒=

G-F2

V石g

=

(G-F2)ρ水

G-F1

酒精密度ρ_酒=

(G-F2)ρ水

G-F1

故答案為：ρ_酒精=

G-F2

G-F1

ρ_水．
（5）小紅的實(shí)驗(yàn)雖然也要測(cè)兩次，但第一次就求出了石頭的體積，第二次只是測(cè)出在酒精中受到的浮力而已，產(chǎn)生誤差的可能性減�。�
    而小明的實(shí)驗(yàn)雖然也是測(cè)量?jī)纱�，但是測(cè)量深度時(shí)既與刻度尺本身的因素有關(guān)，還與液面是否水平等因素有關(guān)，且用刻度尺測(cè)從水面到燒杯底的高度時(shí)，還得考慮到尺本身的體積，會(huì)使液面升高，從而增大了誤差的產(chǎn)生．
故答案為：小紅的實(shí)驗(yàn)相對(duì)于小明而言，測(cè)量?jī)x器少、過(guò)程簡(jiǎn)單、便于操作，誤差�。�

點(diǎn)評(píng)：本題是考查學(xué)生知識(shí)的運(yùn)用，而不是單純的考查學(xué)生知識(shí)的記憶，知識(shí)的遷移，方法的靈活掌握．應(yīng)用到物理的方法是替代法，間接測(cè)量某個(gè)物理量這也是物理上常用的一種方法．