Question

12．石油是我市主要的礦產(chǎn)資源，石油化工對實施黃藍國家戰(zhàn)略發(fā)揮著重要作用．某化工企業(yè)以石油為原料，研發(fā)出一種密度比水小、強度大的復合材料，廣泛應(yīng)用于汽車、飛機等制造業(yè)．為了測量這種復合材料的密度，實驗室提供了如下器材：一小塊形狀不規(guī)則的復合材料樣品、量筒、燒杯、溢水杯、彈簧測力計、細線、長鋼針、適量水（所給器材數(shù)量充足）．請利用所給器材，設(shè)計測量小塊復合材料樣品密度的實驗方案．（g和水的密度ρ_水為已知量．）
（1）從上述器材中選出實驗所需器材；
（2）實驗步驟；
（3）樣品密度的表達式：ρ=$\frac{F}{gV}$（用測量的物理量和已知量的符號表示）；
（4）這類材料廣泛應(yīng)用于汽車、飛機制造的優(yōu)點：密度小，可以減輕飛機和汽車的質(zhì)量，以提高速度、節(jié)約能源等．

Answer 1

分析 （1）（2）（3）用彈簧測力計測出小塊復合材料樣品的重力，根據(jù)m=$\frac{F}{g}$求出質(zhì)量m；再將小塊復合材料樣品放入溢水杯中用鋼針壓下浸沒水中取出溢出的水，放入量筒中測出其體積，然后根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$得出；
（4）根據(jù)復合材料密度比小、強度大的特點分析解答．

解答 解：
（1）所需器材：一小塊形狀不規(guī)則的復合材料樣品、燒杯、量筒、溢水杯、彈簧測力計、細線、長鋼針、適量水；
（2）步驟：①用細線將不規(guī)則的復合材料樣品拴好，掛在彈簧測力計下端，測出樣品禁止時彈簧測力計的示數(shù)F；
②溢水杯加滿水，空燒杯放在溢水杯溢水口處，用長鋼針把樣品扎住，緩慢浸沒在溢水杯的水里，溢出的水注入空燒杯中；
③將空燒杯的水全部倒入量筒中，記下水的體積V．
（3）計算表達式：
石塊質(zhì)量m=$\frac{F}{g}$；
石塊密度的表達式：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{F}{gV}$．
（4）復合材料的密度偏小，故在生活生產(chǎn)中，可以用該材料減輕飛機和汽車的質(zhì)量，以提高速度、節(jié)約能源等；
故答案為：
（1）一小塊形狀不規(guī)則的復合材料樣品、燒杯、彈簧測力計、細線、適量水；
（2）①用細線將不規(guī)則的復合材料樣品拴好，掛在彈簧測力計下端，測出樣品禁止時彈簧測力計的示數(shù)F；
②溢水杯加滿水，空燒杯放在溢水杯溢水口處，用長鋼針把樣品扎住，緩慢浸沒在溢水杯的水里，溢出的水注入空燒杯中；
③將空燒杯的水全部倒入量筒中，記下水的體積V．
（3）$\frac{F}{gV}$；
（4）密度小，可以減輕飛機和汽車的質(zhì)量，以提高速度、節(jié)約能源等．

點評 測量固體的密度只有彈簧測力計，沒有量筒，需要間接測量固體的質(zhì)量和體積，采用等效替代的方法．初中測量固體密度的實驗題變化多樣，有天平和量筒是實驗是很基礎(chǔ)的，沒有天平或沒有量筒的實驗有一定的難度．