Question

6．小童同學(xué)對一蠟塊的密度進行測量，實驗時使用的細鐵絲的體積可忽略不計．他采用的測量方法如下：

（1）如圖1所示，利用天平稱量此蠟塊的質(zhì)量為32g．
（2）小童首先讀出圖2甲量筒中水的體積；然后利用圖2乙測出蠟塊和水的總體積，則該蠟塊的體積為40cm³．
（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，該蠟塊的密度為0.8×10³kg/m³．
（4）假設(shè)在步驟（2）中，小童同學(xué)用力稍大了一些，將蠟塊壓到了量筒底部，這樣不會 （選填“會”或“不會”）影響蠟塊密度的測量；若小童在實驗步驟（2）中的測量順序顛倒，則他測出的蠟塊密度值將偏小 （選填“偏大”、“不變”或“偏小”）．
（5）小童在實驗結(jié)束后經(jīng)過思考發(fā)現(xiàn)：不用天平也能測出蠟塊的密度，請你幫他完成下列實驗方案：
①在量筒中倒入適量的水，記下量簡中水的體枳為V₀；
②將蠟塊輕輕放入水中，靜止時，記下量筒中水和蠟塊的總體積為V₁；
③將蠟塊放入水中，用細鐵絲將蠟塊按入水中時，記下量筒中水和蠟塊的總體枳為V₂；
④蠟塊密度的表達式：ρ_蠟=$\frac{{V}_{1}-{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{0}}$•ρ_水．（用測量的物理量和已知常量ρ_水表示）

Answer 1

分析 （1）物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼對應(yīng)的刻度值．
（2）蠟塊體積等于兩次量筒中水的示數(shù)之差．
（3）根據(jù)密度公式求出密度．
（4）當(dāng)物體浸入水中時，其浸入的體積即為排開水的體積；所以據(jù)此能分析出，當(dāng)物體全部浸沒時排開水的體積的大小與其浸沒深度的關(guān)系，進而得出此時能否對實驗結(jié)果造成影響，改變（2）中的順序由于蠟塊上沾上水，測得的體積偏大，密度偏小．
（5）物塊漂浮，則浮力等于自重，根據(jù)阿基米德原理，浮力又等于排開的水重，已知水的密度，根據(jù)量筒中示數(shù)的變化可得出排水的體積，這樣物塊的質(zhì)量便可求出來了．再通過物塊完全浸沒時的排水體積得到物塊的體積，就可以求出它的密度了．

解答 解：（1）由圖1天平的標(biāo)尺分度值0.2g，蠟塊的質(zhì)量：m=20g+10g+2g=32g．
（2）由圖2可知，量筒分度值為5ml，兩次量筒示數(shù)分別為100ml和140ml，
所以蠟塊體積V=140ml-100ml=40ml=40cm³．
（3）蠟塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{32g}{40c{m}^{3}}$=0.8g/cm³=0.8×10³kg/m³．
（4）由于蠟塊已經(jīng)全部浸沒，所以此時其自身的體積等于排開水的體積，即改變深度后不會對其蠟塊體積的測量結(jié)果造成影響，所以據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，該過程不會對密度的測量結(jié)果造成影響；
將步驟（2）中的測量順序顛倒，即先測量蠟塊和水的總體積，再測量水的體積；由于將蠟塊取出時，蠟塊會帶出少量的水，測得水的體積偏小，則測得蠟塊的體積偏大，根據(jù)密度公式可知，測出的密度偏小．
（5）不用天平也能測出蠟塊的密度，①在量筒中倒入適量的水，記下量簡中水的體枳為V₀；
②將蠟塊輕輕放入水中，靜止時，記下量筒中水和蠟塊的總體積為V₁；
③將蠟塊放入水中，用細鐵絲將蠟塊按入水中，記下量筒中水和蠟塊的總體枳為V₂；
則蠟塊的體積V=V₂-V₀，
因為蠟塊漂浮，則浮力等于自重，根據(jù)阿基米德原理，浮力又等于排開的水重，
則蠟塊的質(zhì)量m=$\frac{{G}_{蠟}}{g}$=$\frac{{G}_{排}}{g}$=$\frac{{m}_{排g}}{g}$=ρ_水（V₁-V₀），
將m與V代入密度的公式得：ρ_物=$\frac{{V}_{1}-{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{0}}$•ρ_水
故答案為：（1）32；（2）40；（3）0.8×10³；（4）不變；偏小；（5）①適量；③用細鐵絲將蠟塊按入水中；④$\frac{{V}_{1}-{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{0}}$•ρ_水．

點評 （1）主要考查了實驗室常用的天平、量筒測密度的方法，重點掌握儀器的使用與密度公式的運用；
（2）為我們提供了一種利用等效替代法測固體密度的方法，主要在沒有天平的情況下使用，應(yīng)重點掌握對質(zhì)量的測量和計算過程．