现有一只长方形的小铁盒、一把刻度尺、一个盛有适量水的玻璃缸等器材,请你想一个办法利用这些器材测出一盒内装有500枚大头针的每根针的平均质量.
要求:写出实验原理、实验操作步骤和1枚大头针的质量表达式.
【答案】
分析:(1)每根针的平均质量等于N枚大头针的总质量除以N.
(2)由阿基米德原理F
浮=G
排=ρ
液gv
排可知,当它所受的浮力等于重力时,物体悬浮在液体中,或漂浮在液面上.据此可设计实验步骤测出N枚大头针的重量.
解答:解:用刻度尺量出长方形铁盒的长、宽、高,分别记作L
1、L
2、L
3,则铁盒的体积为L
1L
2L
3,在金属盒,
高度处做一标志;让金属盒漂浮在水面上,并记下浸入部分的高度为L
4,
在金属盒中轻轻放入适当数量的大头针N枚,使水面上升至标志处,可以计算出N枚大头针排开水的体积为:v=(
L
3-L
4)L
1L
2,
根据阿基米德原理可知N枚大头针的重量为:G
排=ρ
水gv,质量为:(
L
3-L
4)L
1L
2ρ
水,一枚大头针的质量为:m=
.
设计实验步骤如下:
(1)用刻度尺量出长方形铁盒的长、宽、高,分别记作L
1、L
2、L
3;
(2)在金属盒内2/3高度处做一标志;
(3)让金属盒漂浮在水面上,并记下浸入部分的高度为L
4;
(4)在金属盒中轻轻放入适当数量的大头针,使水面上升至标志处,记下大头针枚数N;
(5)计算1枚大头针的质量为:m=
,
点评:由阿基米德原理F
浮=G
排=ρ
液gv
排可知,物体浸在液体中受到的浮力与液体的密度和排开液体的体积有关,而与物体的密度、物体的体积、物体的形状无关;此题利用浮力的知识和累积法测量微小物体的重量,通过这道题,我们要加强理论联系的能力,使物理知识为生活服务.