Question

某校兴趣小组的几位同学在一起探究测量液体密度的方法，他们从实验室借来了弹簧测力计、天平、底面积为S的平底试管、钩码，并自己准备了空玻璃瓶、自制量筒、刻度尺、细线、支架、长直均匀木条、一个小铁块、一些碎石子、U型玻璃管、一大杯水及一瓶500ml的色拉油．他们想用不同的方法来测量色拉油的密度．
（1）小明选用了弹簧测力计、小铁块、细线、水、待测色拉油进行了如图所示的操作，根据图中所示数据可知色拉油的密度为

0.9×10³

Kg/m³．
（2）小亮选用平底试管、刻度尺、一些小碎石、水、待测色拉油进行如图所示的操作：根据小亮所测的物理量，色拉油的密度表达式为：ρ_油=

0.9×10³kg/m³

．
（3）请你比较小明和小亮的测量方法进行评估：

小明的设计更简便

．

Answer 1

分析：（1）小铁块排开水和油的体积相同．由1、2两图可以得出铁块在水中所受浮力，根据阿基米德原理得到铁块的体积；由1、3两图得出铁块在油中所受浮力，利用前面求出的体积，就可以得到油的密度．
（2）试管在水中和在油中都是漂浮，浮力相同；根据浮力相同列出比例关系式，就可以求出油的密度．
（3）在同样能完成实验任务时，设计的实验步骤应该规范，简单，易于操作．

解答：解：
（1）铁块在水中受到的浮力为
F_浮水=G-F₁=4.8N-3.8N=1.0N
铁块的体积为
V=

F浮水

ρ水g

=

1.0N

1.0×103×10N/kg

=1.0×10^-4m³
铁块在油中受到的浮力为
F_浮油=G-F₂=4.8N-3.9N=0.9N
油的密度为
ρ油=

F浮油

V g

=

0.9N

1.0×10-4 m3×10N/kg

=0.9×10³kg/m³
（2）设试管的底面积为S
试管在水中受到的浮力为
F_浮水=ρ_水gS（L-h₁）
试管在油中受到的浮力为
F_浮油=ρ_油gS（L-h₂）
ρ_水gS（L-h₁）=ρ_油gS（L-h₂）
解得ρ_油=0.9×10³kg/m³
（3）小明和小亮设计的实验方法都能测出色拉油的密度，但小明的方法更简单，操作性更强．
故答案为
（1）0.9×10³
 （2）

L-h1

L-h2

?ρ_水
（3）小明的操作更简单，更方便

点评：设计实验首先注意科学性，规范严谨，在此前提下力求简便．