Question

2008年牛奶中添加三聚氰胺事件的發(fā)生，使人們對食品安全提出了更高的要求，除了對牛奶添加化學藥品外，市場上還有些牛奶摻水較多．能否用身邊的物品作為實驗器材，通過測量牛奶的密度來鑒別其是否摻水呢？某同學經(jīng)過認真思考后，在沒有天平、量筒的情況下，選用彈簧秤、空飲料瓶、水、細線等物品進行實驗．他實驗的第一步是用彈簧秤測出空飲料瓶的重力G₁；第二步是在空飲料瓶中裝滿水，用彈簧秤測出瓶和水的總重力G₂，求得水的體積V=G₂-G₁/gρ_水．
（1）根據(jù)該同學的思路，他測出的第三步是

倒掉瓶中的水，將瓶中裝滿牛奶，用彈簧秤測出牛奶與瓶的總重力G₃

（說出具體方法和要測算的物理量并用字母表示）
（2）求出牛奶的密度ρ_奶=

G3-G1

G2-G1

? ρ水

（用測出的物理量的字母表示）
（3）測出牛奶密度ρ_奶=1.01g/cm³后，他又上網(wǎng)查詢得知牛奶的密度ρ_奶=1.03g/cm³，試問他可否通過比較來確定所測牛奶是否摻水？為什么？
（4）測完牛奶后，他突發(fā)奇想能不能測一下蘋果在牛奶中所受的浮力呢？（假定牛奶的密度是ρ_奶=1.03g/cm³）他找來一只蘋果，用彈簧測和計測出是1.372N，體積為1.8×10^-4m³，用手將蘋果浸沒在水中時，蘋果受到的浮力為

1.8N

 在牛奶中將會

上浮

（選填“上浮”、“下沉”或“懸浮”）．

Answer 1

分析：（1）（2）借助已知密度的水，用等效替代的方法可求出牛奶的體積，再測出質(zhì)量即可用公式表示出其密度；
（3）考慮到誤差的因素，僅憑一次的測量結果下結論，說服力不強；
（4）蘋果全部浸沒，利用公式求出其浮力大小，與蘋果的重力相比較，即可確定其浮沉狀態(tài)．

解答：解：（1）第三步需要測量牛奶的質(zhì)量，因此應為：倒掉瓶中的水，將瓶中裝滿牛奶，用彈簧秤測出牛奶與瓶的總重力G₃；
（2）牛奶的密度ρ_奶=

m

V

=

G3-G1

G2-G1

?ρ水；
（3）雖然測量值小于實際要求的值，可能是摻了水，但只測量一次其結果誤差可能比較大，不足以得出肯定的結論；
（4）蘋果完全浸沒時的浮力F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1.8×10^-4m³=1.8N．F_浮＞G，所以蘋果會上浮，并最終漂浮在液面上．
故答案為：（1）倒掉瓶中的水，將瓶中裝滿牛奶，用彈簧秤測出牛奶與瓶的總重力G₃；
（2）

G3-G1

G2-G1

?ρ水；
（3）不能確定．因為僅通過一次的測量結果可能誤差會比較大，不能說明問題，應多次測量，規(guī)范操作，盡量減小誤差的產(chǎn)生；
（4）1.8N，上浮．

點評：在沒有天平、量筒的情況下測量液體的密度，我們可以借助水，利用等效替代的方法來進行間接測量，此題給我們提供了一個很好的實例，值得我們借鑒．對結果的分析體現(xiàn)了實驗的嚴謹性，要盡量減小誤差，使結果更可靠．對蘋果的浮力的求解則考查了對浮力的計算以及浮沉條件的應用．