Question

2．请你用量杯、烧杯和水，设计测橡皮泥的密度的方案（写出步骤、测量的物理量和用测量量表示的密度表达式）（提示：橡皮泥可以捏成不同的形状．）

Answer 1

分析 （1）要想测量橡皮泥的密度，需要测量橡皮泥的质量和体积．在现有器材的条件下，利用排水法，可测出橡皮泥的排水体积；
（2）根据漂浮的条件，用等效替代的方法可以间接求出橡皮泥的质量，最后根据密度公式求出橡皮泥的密度．

解答 解：要测量橡皮泥的密度，需要测量橡皮泥的质量和体积．在现有器材的条件下，利用排水法，可测出橡皮泥的排水体积．根据漂浮的条件，可以间接求出橡皮泥的质量．
（1）实验步骤如下：
①在量杯中装入适量水，读出水的体积V₁；
②将橡皮泥捏成小船状放入量杯内的水中，使橡皮泥小船漂浮在水面上，读出水的体积V₂；
③再将橡皮泥捏成实心，将橡皮泥放入量杯内的水中，当橡皮泥浸没在水中时，读出水的体积V₃；
（2）则橡皮泥的体积为V₃-V₁；橡皮泥小船漂浮排开水的体积V_排=V₂-V₁；
由阿基米德原理可知，橡皮泥小船受到的浮力等于排开水的重力，即F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水g（V₂-V₁）；
由于小船漂浮，则F_浮=G_橡，
橡皮泥的质量：m=$\frac{{G}_{橡}}{g}$=$\frac{{ρ}_{水}g（{V}_{2}-{V}_{1}）}{g}$=ρ_水（V₂-V₁）；
故橡皮泥的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$=$\frac{{V}_{2}{-V}_{1}}{{V}_{3}{-V}_{1}}$•ρ_水．
故答案为：
步骤、测量的物理量：
①在量筒中装入适量水，读出水的体积V₁；
②将橡皮泥捏成小船状放入量筒内的水中，使橡皮泥小船漂浮在水面上，读出水的体积V₂；
③再将橡皮泥捏成实心，将橡皮泥放入量筒内的水中，当橡皮泥完全淹没在水中时，读出水的体积V₃；
表达式：ρ=$\frac{{V}_{2}{-V}_{1}}{{V}_{3}{-V}_{1}}$•ρ_水．

点评 对本实验的分析依然要从实验的原理入手，重点把握质量与体积的求出过程，这里巧妙借助了等效替代的方法，求得了橡皮泥的质量与体积，值得我们借鉴．