Question

18．如图是教科书中一个“观察与实验”栏目的截图，在图示器材的基础上增加一个量筒，请你借鉴图示的实验方法，设计一个测金属箔的密度的实验，要求：
（1）写出简要的实验步骤，并用字母符号表示有关的物理量．
（2）写出金属箔的密度表达式．

Answer 1

分析 由“观察与实验”金属箔可以浮在水面也可以沉入水中．
测金属箔的密度必须测出金属箔的质量和体积，本题金属箔体积可利用排水法用量筒测出，质量可应用浮力知识，让金属箔漂浮在量筒中的水面上，其重力等于排开的水的重力，对应的质量等于排开的水的质量．

解答 解：
（1）先测金属箔重力再测体积，步骤如下：
①向量筒中倒入适量的水，记下其体积V₁；
②把金属箔养成空心形状，让其漂浮在量筒的水中，记下水面到达的刻度V₂；
③将金属箔浸没在量筒的水中，记下水面到达的刻度V₃．
（2）金属箔漂浮时排开水的体积V_排=V₂-V₁，
根据漂浮条件金属箔重力G=F_浮=G_排，所以m=m_排=ρ_水（V₂-V₁），
金属箔的体积V=V₃-V₁，
所以金属箔的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．

点评 测固体的密度一般用天平测出质量m，用量筒测出体积V，用公式ρ=$\frac{m}{V}$算出密度．但有时根据初中物理知识，设计一定难度，比如缺少天平利用浮力知识测出质量，没有量筒利用溢水杯测出体积，要开动脑筋，集思广益，培养综合处理物理问题的能力．