Question

【題目】李華利用生活中常見物品巧妙地測出一石塊的密度，實(shí)驗過程如下：

A．取一根筷子，用細(xì)線將其懸掛，調(diào)節(jié)懸掛位置，直至筷子水平平衡，懸掛位置記為O點(diǎn)，如圖甲所示；

B．將礦泉水瓶剪成燒杯形狀，傾斜固定放置，在瓶中裝水至溢水口處，用細(xì)線系緊石塊，將石塊緩慢浸入水中，溢出的水全部裝入輕質(zhì)塑料袋中，如圖乙所示；

C．取出石塊，擦干水分；將裝水的塑料袋和石塊分別掛于筷子上O點(diǎn)兩側(cè)，移動懸掛位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分別測出O點(diǎn)到兩懸掛點(diǎn)的距離l1和l2，如圖丙所示。

（1）已知水的密度為ρ水，則石塊密度ρ石=_____（用字母ρ水和所測得的物理量表示）；

（2）采用上述實(shí)驗方法，筷子粗細(xì)不均勻?qū)��?shí)驗結(jié)果____（選填“有”或“無”）影響；

（3）圖乙所示步驟中，若瓶中的水未裝至溢水口，實(shí)驗結(jié)果將_____（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】ρ水 無 偏大

【解析】

（1）圖丙中，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2可得：G水l1=G石l2，由于G=mg=ρVg可得：ρ水V水l1=ρ石V石l2；石塊體積等于它排出水的體積，所以，V石=V水，則：ρ水l1=ρ石l2，所以，ρ石=ρ水；

（2）由于實(shí)驗時調(diào)節(jié)懸掛位置，直至筷子水平平衡，此時重力的作用線通過支點(diǎn)，支點(diǎn)到重力的作用線的距離為零，則消除筷子自身重對杠桿平衡的影響，所以筷子粗細(xì)不均勻?qū)��?shí)驗結(jié)果無影響；

（3）若瓶中的水未裝至溢水口，則溢出的水的體積小于實(shí)際排開的水的體積，則溢出的水的重力小于排開的水的重力，當(dāng)在圖丙實(shí)驗時，l1變大，根ρ石=ρ水可知ρ石偏大。