Question

现有器材：贴有刻度的平底均匀试管1支，黄沙1包，水1杯，待测液体1杯．要求根据阿基米德原理，利用上述器材，测定待测液体的密度．
（1）简要写出实验步骤；
（2）需要记录哪些数据？
（3）列出待测液体密度的计算式．

Answer 1

【答案】分析：根据题目的要求，利用阿基米德原理即：ρ_液=来测量液体的密度．
根据给出的器材，可以确定V排和F浮无法直接测出．
但平底试管带有刻度，因此，可以让平底试管分别漂浮在水和待测液体，两次所受的浮力都等于物体的重力，由此可知两次浮力相等．
然后从水管浸入水和待测液体的刻度中，可以确定两者排开液体的体积关系．
从而可以利用水的密度将待测液体的密度表示出来．
解答：解：（1）A、在试管中装入适量的黄沙，将其放入水杯中，使其漂浮在水面上，读出此时试管浸入水中的深度L₁．
B、再将该试管从水杯中取出放入待测液体中，使其漂浮在液面上，读出此时试管浸入液体的深度L₂．
（2）需要记录的数据有：试管浸入水中的深度L₁、试管浸入液体的深度L₂．
（3）由于物体浸入水和液体中都处于漂浮状态，所以浮力都等于平底试管及黄沙的重力，即在水中受的浮力F₁等于在??体中受到的浮力F₂，即F₁=F₂．
设平底试管的横加面积为S，则试管排开水和液体的体积分别为：V₁=SL₁，V₂=SL₂．
根据阿基米德原理可知平底试管在水中受到的浮力：F₁=ρ_水gV₁=ρ_水gSL₁，
同理可知平底试管在待测液体中受到的浮力：F₂=ρ_液gV₂=ρ_液gSL₂，
因为即F₁=F₂，所以，ρ_水gSL₁=ρ_液gSL₂．
化简得：ρ_液=
点评：做给定试验器材的测量型的实验题，首先要明确实验目的，根据给出的实验器材，选取与器材相对应的实验原理．
在此题中，让我们测量液体的密度，测量液体密度的方法有很多，但由于题目中给出的器材所限，所以此试验不能利用：ρ_液=去解决．
此题中即使没有要求根据阿基米德原理，也只能采取这种方法．
与此类似的还有：给你一个两端开口的玻璃管、细线、水、刻度尺，如何测量牛奶的密度．这个题目要利用压强相等进行转换．