Question

19．學(xué)習(xí)浮力知識(shí)后，小華想制作一個(gè)密度計(jì)，他制作步驟如下：
a、取一根飲料吸管，將一些鐵絲從吸管的下端塞入作為配重，并用石蠟將吸管的下端封起來(lái)．
b、將其漂浮在水中，在吸管上標(biāo)出水面的位置，測(cè)出該位置到
吸管下端的距離，即吸管浸入水中的深度H=5cm．如圖1所示．
c、推導(dǎo)：設(shè)吸管橫截面積為S，在水中漂浮，故浮力與重力二力平衡，所以G=ρ_水gSH；若漂浮在其它液體中，則浸入的深度h會(huì)因液體密度的改變而改變，但浮力仍與重力平衡，即G=ρ_液gSh．
d、根據(jù)以上推導(dǎo)的公式，可計(jì)算出液體密度與下表中的密度相等時(shí)，簡(jiǎn)易密度計(jì)浸入的深度h（取密度的單位為g/cm³）
e．小華做了五次實(shí)驗(yàn)，獲得的數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
液體密度ρ/（g﹒cm-3）	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
浸入的深度h/（cm）	6.3	5.6	5	4.5	4.2

（1）小華制作密度計(jì)的原理是利用了物體漂浮在液面時(shí)，浮力等于重力（選填“大于”、“小于”或“等于”）．步驟a中，將一些鐵絲從吸管的下端塞入作為配重是為了降低吸管的重心，從而讓它能夠豎直的漂浮在液面上．
（2）通過(guò)對(duì)步驟c的分析，請(qǐng)推導(dǎo)出漂浮在ρ_液液體中時(shí)，浸入深度h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$（用ρ_水、ρ_液、H表達(dá)）．
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，按照旁邊的刻度尺，在圖2的吸管上標(biāo)出1.2g/cm³對(duì)應(yīng)的刻度線．
（4）分析表中數(shù)據(jù)或制作的密度計(jì)發(fā)現(xiàn)：簡(jiǎn)易密度計(jì)的刻度線分布不是（“是”或“不是”）均勻的．
（5）通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)2和3，不可以（“可以”“不可以”）研究浮力大小與液體密度的關(guān)系，原因是沒(méi)有控制排開(kāi)水的體積相同
（6）制作完畢后，小華分別測(cè)量可樂(lè)、色拉油等液體的密度，發(fā)現(xiàn)色拉油的密度在1.1和1.2之間，且兩刻度線的距離較小，請(qǐng)?zhí)岢鲆粋�(gè)方法使兩條刻度線之間的距離大一些，使測(cè)量結(jié)果更精確．方法：采用更細(xì)的吸管．

Answer 1

分析 （1）密度計(jì)的使用原理：密度計(jì)在使用時(shí)始終處于漂浮狀態(tài)，即浮力大小等于重力大小，浮力不變．
（2）求密度計(jì)在純水中浸沒(méi)的深度，需要利用密度計(jì)的浮力等于重力，求出排開(kāi)液體體積的大小，再根據(jù)求出的體積，算出深度h．
（3）根據(jù)推導(dǎo)出h的表達(dá)式分析得出h與H的大小關(guān)系，即可標(biāo)注出漂浮在酒精液面上時(shí)，酒精液面所處的大致位置．
（4）根據(jù)深度公式h的表達(dá)式進(jìn)行分析，在其它因素均不變的情況下，密度越小，深度越大．
（5）根據(jù)控制變量法可知研究浮力大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)控制物體排開(kāi)液體的體積相同；
（6）為了使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，使簡(jiǎn)易密度計(jì)上兩刻度線之間的距離大一些，因?yàn)椤鱒=S△h，所以可知減小S，即可使h變大，據(jù)此設(shè)計(jì)即可．

解答 解：（1）密度計(jì)的原理是利用了物體漂浮在液面時(shí)，浮力等于重力；
（2）當(dāng)密度計(jì)漂浮在水面上時(shí)，V_排=SH，則有：
F_浮=G_物，即ρ_水gV_排水=G_物，
則：ρ_水gSH=G_物，
當(dāng)密度計(jì)漂浮在密度為ρ_液的液體中時(shí)，V_排液=Sh，則有：
F_浮液=G_物，即ρ_液gV_排液=G_物，
則：ρ_液gSh=G_物，
所以，ρ_液gSh=ρ_水gSH，
則：h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}$H；
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，1.2g/cm³對(duì)應(yīng)的刻度線是4.2cm，則液面的位置如圖：
．
（4）由于h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}$H，h和ρ_液是反比例函數(shù)，所以，刻度分布不是均勻的．
（5）由于浮力的大小與液體的密度、物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)，則根據(jù)控制變量法可知：研究浮力大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)控制物體排開(kāi)液體的體積相同；而實(shí)驗(yàn)2和3，沒(méi)有控制排開(kāi)液體的體積相同，所以不可以研究浮力大小與液體密度的關(guān)系；
（6）由于△V=V_排1-V_排2=s△h，所以，使△h變大，應(yīng)減小S即可，即具體做法是：用更細(xì)的吸管．
故答案為：（1）等于；重心；（2）$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}$H；（3）如上圖；（4）不是；（5）不可以；沒(méi)有控制排開(kāi)液體的體積相同；（6）采用更細(xì)的吸管．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了液體密度的測(cè)量，涉及到物體浮沉條件、阿基米德原理等，會(huì)根據(jù)表達(dá)式得出判斷可得是否均勻是關(guān)鍵．