Question

5．在一次物理兴趣小组的活动中，某小组同学准备用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块（不吸水）的密度．

（1）如图甲所示，用弹簧测力计测出木块在空气中的重力为0.6N．
（2）将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘在大气压的作用下被紧紧压在烧杯底部，如图乙所示．在烧杯中倒人适量的水，将木块放入水中后，用弹簧测力计将木块全部拉人水中，如图丙所示，此时弹簧测力计示数为0.4N．
（3）图丙所示的木块浸没水中时木块共受到3个力的作用，如果不计摩擦和绳重，其中受到的浮力为1N，木块的密度为0.6×10³kg/m³．
（4）如果将图丙烧杯中的水换成另一种液体，用弹簧测力计将该木块全部拉入该液体中时，弹簧测力计示数为0.2N，该液体的密度为0.8×10³kg/m³．
（5）如果实验中先用弹簧测力计将木块全部拉入水中，然后取出木块直接测量木块的重力，从理论上分析，按这样的实验顺序测得的木块密度值偏大（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）明确弹簧测力计的分度值，再根据指针指示来读数；
（2）将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘内的气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下，吸盘被压在烧杯底部；
（3）图丙中使用的是定滑轮，不能省力，所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力，根据二力平衡知识可知F_浮=G+F_拉求出浮力；根据F_浮=ρ_水gV_排求出木块的体积；根据G=mg=ρ_木gV求出木块的密度；
（4）根据二力平衡知识可知F_浮=G+F_拉求出浮力；根据F_浮=ρ_水gV_排求出该液体的体积；
如果实验中先用弹簧测力计将木块全部拉人水中，然后取出木块直接测量木块的重力，由于木块上沾有水，使测得的重力偏大，这样测得的木块密度值偏大．

解答 解：（1）图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N，木块在空气中的重力即弹簧测力计的示数为0.6N；
（2）将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘内的气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下，吸盘被压在烧杯底部；
（3）图丙所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用，
图丙中弹簧测力计的拉力F_拉=0.4N，木块受到的浮力：F_浮=G+F_拉=0.6N+0.4N=1N；
F_浮=ρ_水gV_排
木块的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
G=mg=ρ_木gV
木块的密度：
ρ_木=$\frac{G}{gV}$=$\frac{G}{g×\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{{F}_{浮}}$×ρ_水=$\frac{0.6N}{1N}$×1×10³kg/m³=0.6×10³kg/m³；
（4）弹簧测力计的拉力${F}_{拉}^{′}$=0.2N，木块受到的浮力：F_浮=G+F_拉=0.6N+0.2N=0.8N；
F_浮=ρ_液gV_排
则ρ_木=$\frac{G}{gV}$=$\frac{G}{g×\frac{{F}_{浮}^{′}}{{ρ}_{液}g}}$=$\frac{G}{{F}_{浮}}$×ρ_液=$\frac{0.6N}{0.8N}$×ρ_液=0.6×10³kg/m³；
解得ρ_液=0.8×10³kg/m³；
（5）用弹簧测力计将木块全部拉人水中，然后取出木块直接测量木块的重力，由于木块上沾有水，使测得的重力偏大，根据ρ_木=$\frac{G}{gG}$可知求出木块的密度会偏大．
故答案为：（1）0.6；（2）大气压；（3）3；1；0.6×10³；（4）0.8×10³；（5）偏大．

点评 此题主要考查的是学生对弹簧测力计的使用、浮力、重力、密度计算公式的理解和掌握，知识点太多，难度不大．