Question

美术课上同学们用橡皮泥捏动物模型时，想知道橡皮泥的密度有多大．课后，他们取了同一块橡皮泥，采用了两种实验方案，来测量橡皮泥的密度．
方案一：选择天平、量筒、水和细线进行实验操作，实验过程按图甲所示顺序进行．

（1）由图可知：橡皮泥的体积V=______cm³；橡皮泥的质量m=______g；橡皮泥的密度ρ=______kg/m³．
（2）请你评估：这一实验过程测算出的密度结果将______（选填“偏大”、“偏小”或“准确”），原因是______．
方案二：选择弹簧测力计（如图乙）、水和细线设计实验方案如下：
a．橡皮泥用线系好，用测力计测出橡皮泥的重力G₁．
b．将测力计吊着的橡皮泥浸没水中，读出这时测力计的示数为G₂．
（1）则可知橡皮泥密度的表达式：______（用所测量的符号表示）．
（2）请你评价：在该方案中能不能测出橡皮泥的密度？答：______（选填“能”或“不能”），原因是______．

Answer 1

解：方案一：（1）橡皮泥的体积V=30ml-20ml=10ml=10cm³，
橡皮泥的质量m=砝码质量+游码对应的刻度值=10g+3.4g=13.4g，
橡皮泥的密度ρ===1.34g/cm³=1.34×10³kg/m³．
（2）先测量橡皮泥的体积，后测量橡皮泥的质量，橡皮泥上沾有水，会使橡皮泥的质量测量值偏大，橡皮泥的体积测量是准确的，所以橡皮泥的密度偏大．
方案二：（1）用弹簧测力计测量橡皮泥的重力G₁，把橡皮泥浸没在水中读出弹簧测力计示数G₂，
橡皮泥受到的浮力：F_浮=G₁-G₂，
橡皮泥浸没在水中受到的浮力为：F_浮=ρ_水gV_排=G₁-G₂，
橡皮泥的体积：V=V_排=，
橡皮泥的质量：m=，
所以橡皮泥的密度为：ρ==．
（2）橡皮泥的重力：G₁=mg=0.0134kg×9.8N/kg=0.13132N，
弹簧测力计的分度值是0.2N，
橡皮泥的重力小于弹簧测力计的分度值，无法准确测量重力，无法准确求出浮力，无法准确求出橡皮泥的密度．
故答案为：方案一：（1）10；13.4；1.34×10³；（2）偏大；附着在橡皮泥上的水使得橡皮泥质量的测量值偏大；
方案二：（1）；（2）不能； 因为橡皮泥的重力小于弹簧测力计的分度值，从而无法较精确测出橡皮泥所受重力及浮力．
分析：方案一：（1）橡皮泥的体积等于橡皮泥浸没水中前后的量筒中水面对应刻度差．
橡皮泥的质量=砝码的质量+游码对应的刻度值．
知道橡皮泥的质量和体积，根据密度公式求出橡皮泥的密度．
（2）先测量橡皮泥的体积，后测量橡皮泥的质量，橡皮泥上沾有水，会使橡皮泥的质量测量值偏大．要先测量橡皮泥的质量，然后测量橡皮泥的体积．
方案二：（1）用弹簧测力计测量橡皮泥的重力G₁，把橡皮泥浸没在水中读出弹簧测力计示数G₂，求出橡皮泥受到的浮力G₁-G₂．根据阿基米德原理求出浮力F_浮=ρ_水gV_排=G₁-G₂，求出橡皮泥的体积，根据G=mg求出橡皮泥的质量，根据密度公式求出橡皮泥的密度．
（2）橡皮泥的质量很小，重力很小，不足弹簧测力计的分度值，无法测量橡皮泥的重力，无法完成实验．
点评：本实验提供了固体密度测量的两种方法：一般测量法（方案一）；浮力测量法（方案二）．