Question

学习了密度的测量以后，小宇提出了这样一个问题：水和牛奶的密度哪个更大些？请你和小宇一起设计这个探究实验．
可供选择的器材：足够的水和牛奶、两只完全相同的烧杯、天平和砝码（天平已调平衡）、量筒、弹簧测力计、刻度尺、正方体铁块、细线．
（1）实验器材：
（2）实验步骤：
（3）结论分析：

Answer 1

【答案】分析：利用常规比较法：分别测量、计算出水和牛奶的密度，然后进行比较即可．测量液体的密度，首先要确定实验原理：ρ=，根据原理来选取主要的实验器材：测量质量需要天平、测量体积需要量筒；然后再组织实验步骤．
利用比例法进行比较：不用进行密度计算，借助于等体积的水（水的密度是已知的），在体积相等时，质量大的液体密度大．在质量相等时，体积小的液体密度小．
利用浮力知识进行比较：不用天平测量液体质量，利用浮力知识间接比较出哪种液体的密度大．
解答：解：（1）利用常规比较法：用天平和砝码、烧杯测量牛奶质量，用量筒测量牛奶体积，据密度公式ρ=，可求出牛奶的密度，与水的密度直接比较即可．所以选取器材：烧杯、天平和砝码、量筒、牛奶．
（2）利用比例法进行比较：①用量筒取等体积的水和牛奶（水的密度是已知的），用两只完全相同的烧杯、天平和砝码分别测量它们的质量．在体积相等时，两种物质的质量之比等于它们的密度之比，即质量大的液体密度大．所选器材：水和牛奶、两只完全相同的烧杯、天平和砝码、量筒．
②、用天平取等质量的水和牛奶，再用量筒分别测量它们的体积．质量相等的液体时，体积小的液体密度大．故所选器材：水和牛奶、两只完全相同的烧杯、天平和砝码、量筒．
（3）利用浮力知识进行比较：用细线将铁块系好，挂在弹簧测力计下，读出测力计的示数G；再分别读出石块浸没在水中和浸没在牛奶中时测力计的示数，算出石块在水中和牛奶中受到的浮力．由阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gv_排可知，体积相同的物体浸在不同的液体中，浮力大的液体的密度大．故所选器材：水和牛奶、烧杯、弹簧测力计、铁块、细线．
故答案为：
方法一：
实验器材：烧杯、天平和砝码、量筒、牛奶
实验步骤：（1）用天平测出空烧杯的质量m₁；
（2）在烧杯内倒入适量的牛奶，用天平测出烧杯和牛奶的总质量m₂；算出牛奶的质量m．
（3）将烧杯中的牛奶倒入量筒中，读出量筒内牛奶的体积V；
（4）利用密度公式算出牛奶的密度ρ_奶．
结论分析：比较ρ_水和ρ_奶即可得出谁的密度更大．
方法二：
实验器材：水和牛奶、两只完全相同的烧杯、天平和砝码、量筒
实验步骤：（1）用量筒分别量取体积相同的水和牛奶；
（2）将水和牛奶分别倒入两只烧杯中，放在天平的左盘和右盘；
（3）观察天平的平衡情况．
结论分析：下沉一端烧杯内液体的密度大．
方法三：
实验器材：水和牛奶、两只完全相同的烧杯、天平和砝码、量筒
实验步骤：（1）将两只完全相同的烧杯分别放在天平的左右盘中；
（2）将适量的水和牛奶分别倒入两只烧杯中直到天平重新平衡；
（3）将烧杯中的水和牛奶分别倒入量筒中，读出量筒内水和牛奶的体积．
结论分析：体积小的液体密度大．
方法四：
实验器材：水和牛奶、烧杯、弹簧测力计、铁块、细线
实验步骤：（1）用细线将铁块系好，挂在弹簧测力计下，读出测力计的示数G；
（2）在烧杯内倒入适量的水，然后将铁块浸没在水中，读出测力计的示数F₁；算出铁块在水中受到的浮力F_浮1；
（3）在烧杯内倒入适量的牛奶，将铁块浸没在牛奶中，读出测力计示数F₂；算出铁块在牛奶中受到的浮力F_浮2．
结论分析：比较F_浮1和F_浮2的大小，则浮力大的液体的密度大．
（此题还有一些其他方法，只要回答合理即可得分）
点评：本题即是一道实验设计题，又是一道开放题．需要同学们在做题时多读几遍题目，认真思考，寻找便捷、合理的解题方法，培养综合解答问题的能力．