Question

請你任選圖中的器材，設計一個實驗方案測出小石塊或鹽水（自配）的密度．要求寫出簡要的實驗過程和密度的計算式．
（1）實驗過程（也可畫圖輔助說明）；
（2）根據ρ=m/V，所測密度的計算式ρ=

 

（用測量的物理量符號表示）．

Answer 1

分析：（1）測定小石塊的密度：
用彈簧測力計測量小石塊的重力求質量．
小石塊浸沒在水中測量彈簧測力計的拉力，重力=浮力+拉力，求浮力，根據阿基米德原理求小石塊排開水的體積，即小石塊的體積．根據密度公式求密度．
稱量空小桶的重力，小石塊浸沒在溢水杯中，溢出的水流入小桶，稱量流入的水和小桶的重力，求出排開水的重力，根據浮力=排出水的重力，求出浮力，根據阿基米德原理求小石塊排開水的體積，即小石塊的體積．根據密度公式求密度．
（2）測定鹽水的密度：
采用等體積的方法測量鹽水的密度，首先稱量空小桶的重力，空小桶中分別裝滿水和鹽水，分別稱量重力，根據

m水

ρ水

=

m鹽水

ρ鹽水

求鹽水的密度．
首先測量小石塊的重力，分別浸沒在水和鹽水中，測量拉力，重力=浮力+拉力，求浮力，F_浮1=G-F₁=ρ_水V_石g，F_浮2=G-F₂=ρ_鹽水V_石g，F_浮1=ρ_水V_石g，F_浮2=ρ_鹽水V_石g，根據小石塊的體積相等，求出鹽水的密度．

解答：答：（任選其中的一種方法）
A．測定小石塊的密度：
方法1：
（1）a．用彈簧測力計測出系細線小石塊的重G，算出小石塊的質量m_石=

G

g

，
b．用彈簧測力計測出小石塊浸沒于水中時受到的拉力F，算出小石塊受到的浮力
F_浮=G-F，
c．根據阿基米德原理，算出小石塊的體積 V石=V排=

F浮

ρ水g

．
（2）石塊的密度：ρ石=

G

G-F

ρ水．
方法2：
（1）a．用彈簧測力計測出系細線小石塊的重G，算出小石塊的質量m_石=

G

g

，
b．用彈簧測力計測出空小桶的重G₀，把小石塊緩慢浸沒在裝滿水的溢水杯中，用小桶收集溢出的水，測出小桶和溢出的水的總重G₁，算出小石塊受到的浮力F_浮=G₁-G₀，
c．算出小石塊的體積V石=V排=

F浮

ρ水g

．
（2）石塊的密度：ρ石=

G

G1-G0

ρ水．
B．測定鹽水的密度：
方法1：
（1）a．用彈簧測力計測出小桶的重G₀，在小桶中裝滿水，測出桶和水的總重G₁，算出水的質量m_水=

G1-G0

g

，
b．將小桶中的水倒出后再裝滿鹽水，測出桶和鹽水的總重G₂，算出鹽水的質量m_鹽水=

G2-G0

g

，
∵V_水=V_鹽水，
∴

m水

ρ水

=

m鹽水

ρ鹽水

．
（2）鹽水的密度：ρ鹽水=

G2-G0

G1-G0

ρ水．
方法2：
（1）a．用彈簧測力計測出系細線小石塊的重G，
b．在小桶中倒入適量的水，用彈簧測力計測出小石塊浸沒在水中受到的拉力F₁，
則F_浮1=G-F₁=ρ_水V_石g，
c．倒掉小桶中的水，裝入適量的鹽水，用彈簧測力計測出小石塊浸沒在鹽水中受到的拉力F₂，
則F_浮2=G-F₂=ρ_鹽水V_石g，
（2）鹽水的密度：ρ鹽水=

G-F1

G-F2

ρ水．

點評：測量固體的密度時，
實驗中有天平和量筒，分別測量固體的質量和體積．
實驗中沒有天平時，采用彈簧測力計測量重力求質量，或利用漂浮的物體浮力等于重力，再求質量．
實驗中沒有量筒或固體太大時，采用固體浸沒在水中，利用阿基米德原理求體積，或利用溢水杯法，溢出水的體積等于固體體積．
總之，測量固體的密度時，要直接或間接測量固體的質量和體積，根據密度公式求密度．
測量液體的密度時，
實驗中有天平和量筒，分別測量液體的質量和體積．
采用同一容器都裝滿水和該液體，采用等體積的方法，求液體的密度．
采用同一金屬塊分別浸沒在水和該液體中，求浮力，根據排開液體的體積相等，求該液體的密度．