Question

如圖所示，小娟同學(xué)找來三個(gè)完全相同的兩端開口玻璃管，下端用相同的橡皮膜扎緊，分別放在水槽中的相同深度，A管內(nèi)為空管，B管內(nèi)裝有與水面相平的濃鹽水，C管內(nèi)裝有與水面相平的酒精．結(jié)果發(fā)現(xiàn)三個(gè)玻璃管下端的橡皮膜的形狀不同，其中A管橡皮膜形狀如圖示．（ρ_鹽水＞ρ_水＞ρ_酒精）
（1）請(qǐng)根據(jù)你的判斷，在圖中粗略的畫出B、C橡皮膜的形狀．
小娟進(jìn)一步的思考，根據(jù)類似的現(xiàn)象可以測(cè)量牛奶的密度，現(xiàn)請(qǐng)你幫助小娟來完成有關(guān)探究的過程：
（2）選擇盡可能少的實(shí)驗(yàn)器材：除被測(cè)量的液體牛奶外，需要空玻璃管及橡皮膜、水和水槽、

 

．
（3）寫出實(shí)驗(yàn)步驟及需要測(cè)量的物理量及符號(hào)：

 

．
（4）計(jì)算液體密度的表達(dá)式ρ_牛奶=

 

（用測(cè)量量和已知量的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析：（1）液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)．橡皮膜的形狀由玻璃管內(nèi)外液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小決定，液體壓強(qiáng)用P=ρgh比較；
（2）實(shí)驗(yàn)器材的選擇必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理確定；
（3）裝有牛奶的玻璃管放入水中，當(dāng)橡皮膜相平時(shí)，牛奶的高度和玻璃管外水的高度（橡皮膜到水面的距離）是不同的，需要分別測(cè)量并記錄；
（4）裝有牛奶的玻璃管放入水中，當(dāng)橡皮膜相平時(shí)，上下受到液體的壓強(qiáng)是相同的，測(cè)量出玻璃管內(nèi)外兩種液體的深度，就可計(jì)算出牛奶的密度．

解答：解：（1）A圖中，橡皮膜受到水向上的壓強(qiáng)，所以橡皮膜向上彎曲；B圖中，鹽水的密度大于水，所以橡皮膜上方受到鹽水的壓強(qiáng)大于下方水的壓強(qiáng)，因此橡皮膜向下彎曲；C圖中，酒精的密度小于水，所以橡皮膜下方受到水的壓強(qiáng)大于上方酒精的壓強(qiáng)，因此橡皮膜向上彎曲．
橡皮膜在水中的形狀如下圖所示．                                        
（2）裝有牛奶的玻璃管放入水中后，如果橡皮膜相平，說明上下受到的液體的壓強(qiáng)相同，由于密度不同，所以液體的深度不同，液體的深度用刻度尺測(cè)量．
（3）裝有牛奶的玻璃管放入水中橡皮膜相平時(shí)，橡皮膜內(nèi)外受到的壓強(qiáng)相同，由于液體密度不同，所以深度不同，因此需要分別測(cè)出玻璃管內(nèi)牛奶的高度h_牛奶和管外橡皮膜的高度h_水．
（4）橡皮膜相平時(shí)
ρ_牛奶gh_牛奶=ρ_水gh_水
ρ_牛奶=

ρ水h水

h牛奶

，
故答案為：（1）見下圖：

（2）刻度尺；
（3）橡皮膜水平時(shí)，管內(nèi)牛奶的高度h_牛奶，管外水的高度h_水
（4）ρ_牛奶=

ρ水h水

h牛奶

．

點(diǎn)評(píng)：此題需要根據(jù)橡皮膜內(nèi)外壓強(qiáng)相同得到液體深度不同，然后通過測(cè)量兩種液體的深度并利用水的密度已知，得到液體的密度，綜合性較強(qiáng)，質(zhì)量較高．