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5.小林在山中捡到一块很好看的石头,他想测算这块“宝石”的体积、质量、密度等.他手中有一个空金属筒、量杯、细线和足够的水,在不找其它器材和物品的情况下,他做了如图所示的四步骤:第一步在量筒中放入40ml水,第二步把石头用细线轻放入量筒中记录此时的示数为50ml,第三步把石块取出把水补足40ml,然后轻轻将空金属筒放入量筒中松手后金属筒自由漂浮着,水位又上升到了50ml,第四步将石块上的水擦干并轻放入金属筒内,水位上升到了85ml,根据图中水位变化的数据可知:
(1)石头体积是10cm3
(2)空金属筒漂浮在量筒中的排水体积10cm3,排水质量为10g,根据二力平衡原理可知金属筒的质量为0.01kg.
(3)金属筒和石头一起漂浮在量筒时的总排水体积45cm3,并通过计算得知此时共同所受的浮力为0.45N,则石头的重力为0.35N.
(4)小林在不增加器材和实验步骤的情况下他用以上数据可以(选填“可以”或“不可以”)测算出石块的密度.

分析 (1)利用排水法测量石头的体积,水和石头的总体积减去水的体积即石头的体积;
(2)由量筒的示数计算出金属筒排开水的体积,由m=ρV计算出排开水的质量;金属筒漂浮,由漂浮条件F=G,阿基米德原理F=G计算出物体的重力,再由G=mg计算出金属筒的质量;
(3)由量筒的示数计算出金属筒和石头一起漂浮在量筒时的总排水体积,由阿基米德原理F=G可知此时共同所受的浮力,由漂浮条件F=G计算出石头的重力;
(4)知道物体的重力,由G=mg计算出物体的质量;由密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求出物体的密度.

解答 解:
(1)由图可知,石块的体积:V=50ml-40ml=10ml=10cm3
(2)空金属筒漂浮时排开水的体积:V=50ml-40ml=10ml=10cm3
由ρ=$\frac{m}{V}$得,空金属筒排开水的质量:m=ρV=1.0g/cm3×10cm3=10g;
由漂浮条件F=G、阿基米德原理F=G可知,金属筒漂浮时,其重力等于排开水的重力,故金属筒的质量m=m=10g=0.01kg;
(3)金属筒和石头一起漂浮在量筒时的总排水体积V′=85ml-40ml=45ml=45cm3
由漂浮条件可知,金属筒和石头的总重力为:G=F=0.45N;
金属筒的重力为:G=mg=0.01kg×10N/kg=0.1N;
则石头的重力为:G=G-G=0.45N-0.1N=0.35N;
(4)石头的重力为0.35N,由G=mg可以计算出石头的质量,又知石头的体积,所以,由密度计算公式可以计算出石头的密度.
故答案为:(1)10;(2)10;10;0.01;(3)45;0.35;(4)可以.

点评 此题是利用称重法测量物体的密度实验,侧重考查了漂浮条件和阿基米德原理原理及密度公式的应用.

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(3)小明用这种方法测出的浑水密度会偏大(选填“偏大”或“偏小”).
(4)小华不小心将量筒打碎了,老师说只用天平也能测量出浑水的密度.于是小华添加两个完全相同的烧杯和适量的清水,设计了如下实验步骤,请你补充完整.
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为m0
②将一个烧杯装满水,用天平测出烧杯和水的总质量为m1
③用另一个相同的烧杯装满浑水,用天平测出烧杯和浑水的总质量为m2
④则浑水的密度表达式ρ=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{m}_{1}-{m}_{0}}$•ρ.(已知清水的密度为ρ
(5)流量(Q)是单位时间内通过某横截面的体积,小明想测出家里自来水的流量.如图丙,水从B端流到A端所用时间为t,水流速度为v,管内横截面积为S.根据流量的定义,Q=Sv.(要求在“S”、“v”、“t”中选择所需字母组成表达式).

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