Question

“体育课中使用的铅球是用纯铅制成的吗？”物理老师提出问题后，小明找来了相关器材对铅球进行密度鉴别，如图所示．
（1）“测质量”，以下两套器材中，你会选择______的器材（选填“甲”或“乙”）测量铅球的质量．你不选择另外一套器材的原因是______．

（2）“测体积”，利用一个排水塑料桶和一个容积足够大的烧杯，用排水法测量铅球的体积．首先把塑料桶装满水（图丙）．然后用（1）中所选器材测得空烧杯的质量为m₁；再把铅球放进塑料桶浸没在水中，用烧杯收集排出的水；最后测得烧杯和水的质量为m₂．则：
①排出水的质量为______；
②测量水的体积（即铅球体积）V=______（水密度为ρ_水）；
③当铅球浸没在水中时受到的浮力大小为______（重力跟质量的比为g）．
（3）用正确的方法测量出铅球的质量、体积后，算出的铅球密度小于铅的密度．小明判断：铅球不是铅做的．此结论是否可靠？为什么？

Answer 1

解：（1）因为铅球的质量较大，超过天平的测量范围，所以用天平测不出铅球的质量，且铅球的体积也较大，超过量筒的测量范围，所以铅球的体积也不能用量筒测出，所以选择乙的器材．
（2）①排出水的质量m=m₂-m₁；
②∵铅球全部浸没在水中，
∴V_排=V，
∵ρ=，
∴测量水的体积（即铅球体积）V==，
③当铅球浸没在水中时受到的浮力大小F_浮=ρ_水gV_排=（m₂-m₁）g；
（3）从密度的大小判断结论，存在片面性，因为铅球如是空心的话，它的体积变大，则它的密度计算的就有误（偏小）．
故答案为：（1）乙；铅球的质量较大，超过天平的测量范围；（2）①m₂-m₁；②；③（m₂-m₁）g；
（3）此结论不可靠，因为铅球如是空心的话，它的体积变大，则它的密度计算的就有误（偏小）．
分析：（1）根据密度计算公式ρ=可知，要想测出物质的密度，就要想法测出物质的质量和体积，而质量测量工具是秤，体积测量工具是量筒，但若物体体积较大时，可用排水法测体积．
（2）①烧杯和水的质量减去烧杯的质量即为排出水的质量；
②根据ρ=的公式变形可求得铅球体积V，
③利用F_浮=ρ_水gV_排可求得铅球浸没在水中时受到的浮力大小．
（3）从密度的大小判断结论，存在片面性，因为铅球如是空心的话，那么密度计算方法就有误．
点评：实验的依据肯定是相关的公式，根据公式推出实验中应测出物理量，然后选择实验所需的器材，利用测量工具测出所需物理量代入相关公式中，就可以推导出未知的物理量．