Question

1．小红同学想测量某种液体的密度．她手边有：待测液体，一个符合要求的已调零的弹簧测力计、一个小石块、几根细线、两个合适的烧杯和足量的水．小红同学根据这些器材设计出了下面的实验步骤，但不完整．
（1）请你将小红的实验步骤补充完整．
①将适量的水、待测液体分别倒入两个烧杯中，用细线系住小石块；
②用弹簧测力计测出小石块受到的重力G将G记录在表格中；
③用弹簧测力计测出小石块浸没在水中时受到的拉力F₁，将F₁记录在表格中；
④用弹簧测力计测出小石块浸没在待测液体中受到的拉力F₂，将将F₂记录在表格中；
（2）则待测液体的密度的表达式为ρ=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水（用测量量和ρ_水表示）．

Answer 1

分析 （1）实验步骤的补充应该围绕实验目的和已有的步骤分析．由第三步用弹簧测力计测量小石块浸没在水中受到的拉力知，本实验利用称重法测量浮力，利用阿基米德原理变形V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$得出体积，最后利用公式ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{Vg}$得出液体密度．
（2）根据测量的物理量和已知的物理量推导液体密度表达式时，要明确公式ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{Vg}$中浮力F_浮和体积V哪一个能够测量得到，哪一个需要计算得出．

解答 解：
（1）弹簧测力计能够测量物重，第二步中用细线系住小石块，所以接下来应该是：用弹簧测力计测量小石块的重力，记为G；
第三步是用弹簧测力计测出小石块浸没在水中时受到的拉力，记为F₁，所以第四步应该是：用弹簧测力计测出小石块浸没在待测液体中受到的拉力，记为F₂；
（2）
用细线系住小石块，用弹簧测力计测出小石块受到的重力G；
用弹簧测力计测出小石块浸没在水中时受到的拉力F₁，
小石块在水中受到的浮力为F_浮=G-F₁；
小石块的体积为V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-{F}_{1}}{{ρ}_{水}g}$用弹簧测力计测出小石块浸没在待测液体中受到的拉力F₂；
小石块在液体中受到的浮力为F_浮液=G-F₂
液体的密度为ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{Vg}$=$\frac{G-{F}_{2}}{\frac{G-{F}_{1}}{{ρ}_{水}g}•g}$=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水．
故答案为：（1）②用弹簧测力计测出小石块受到的重力G；G记录在表格中；
③用弹簧测力计测出小石块浸没在水中时受到的拉力F₁；
④用弹簧测力计测出小石块浸没在待测液体中受到的拉力；将F₂记录在表格中；
（2）$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水．

点评 用此法测量液体密度的关键是前后两次小石块都要浸没在液体中，且不能接触容器底．