Question

2．小華利用量筒、水，測量小瓷杯的密度，如圖所示．下面是部分實驗步驟，請將實驗步驟補充完整，水的密度為ρ．
（1）將量筒中倒入適量的水，讀出水面所對刻度V₁，并記錄；
（2）將小瓷杯漂浮在水面上，讀出水面所對刻度V₂，并記錄；
（3）將小瓷杯沉入水底，讀出水面所對刻度V₃，并記錄；
（4）請你利用所測量的物理量，寫出小瓷杯陶瓷密度的表達式：ρ_杯=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$ρ_水．

Answer 1

分析 小瓷杯的質(zhì)量是借助漂浮的原理得出的，即根據(jù)漂浮時浮力等于重力；利用排水法得出小瓷杯浸沒時排開水的體積，即為瓷杯陶瓷的體積，然后利用密度公式即可計算陶瓷密度．

解答 解：
（2）借助（1）步驟可利用漂浮條件間接算出小瓷杯的重力，
故下一步為：將小瓷杯輕輕放入量筒，使瓷杯漂浮在水面上，記下這時水面所對刻度V₂；
（3）借助（1）需要測出瓷杯的陶瓷體積，利用排水法，則將小瓷杯沉入水底，讀出此時量筒示數(shù)V₃；
（4）瓷杯處于漂浮時，則G=F_浮，
根據(jù)阿基米德原理可知：F_浮=G_排；
所以，G=G_排，則瓷杯質(zhì)量m=m_排=ρ_水（V₂-V₁）；
陶瓷的體積V=V₃-V₁，
所以陶瓷密度：ρ_瓷=$\frac{m}{V}$=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$ρ_水．
故答案為：（2）漂浮在水面上；（3）沉入水底；（4）$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$ρ_水．

點評 本實驗考查漂浮的條件、阿基米德原理、重力公式和密度公式的應用，重點是如何通過等效替代的方法測出了小瓷杯的質(zhì)量，主要用到了值得我們借鑒．