Question

【題目】美術(shù)課上同學(xué)們用橡皮泥捏動(dòng)物模型時(shí)，想知道橡皮泥的密度有多大。課后，他們?nèi)×送�一塊橡皮泥，采用了兩種實(shí)驗(yàn)方案，來(lái)測(cè)量橡皮泥的密度。

方案一：選擇天平、量筒、水和細(xì)線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作過(guò)程按圖甲所示順序進(jìn)行。

（1）由圖示的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，寫出通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的物理量。

（2）通過(guò)什么定義可以計(jì)算橡皮泥的密度值，其值是多少kg/m3？

（3）請(qǐng)你評(píng)估：這一實(shí)驗(yàn)測(cè)算的密度結(jié)果怎樣？（即測(cè)量值比真實(shí)值是“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”）

方案二：選擇彈簧測(cè)力計(jì)（如圖乙）、細(xì)線和裝有水的杯子。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下

A.橡皮泥用線系好，掛在彈簧測(cè)力計(jì)上讀出示數(shù)F1；

B.將彈簧測(cè)力計(jì)吊著橡皮泥浸沒(méi)水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F2。

①請(qǐng)解釋F1、F2的物理意義。

②寫出橡皮泥浸沒(méi)水中受到的浮力的表達(dá)式。

③根據(jù)什么原理可以計(jì)算橡皮泥的密度值，并導(dǎo)出表達(dá)式。

Answer 1

【答案】見(jiàn)解析所示

【解析】分析：方案一：（1）讀取量筒的示數(shù)，利用兩次的示數(shù)之差可得出橡皮泥的體積；讀取天平示數(shù)時(shí)應(yīng)將砝碼質(zhì)量與游碼示數(shù)相加；利用密度的公式可算出橡皮泥的密度。

（2）分析步驟可看出，先測(cè)體積，再測(cè)質(zhì)量，會(huì)對(duì)橡皮泥的質(zhì)量造成一定的影響，進(jìn)而影響到密度的結(jié)果。

方案二：（1）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量橡皮泥的重力F1，把橡皮泥浸沒(méi)在水中讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F2，求出橡皮泥受到的浮力F1-F2。

（2）根據(jù)阿基米德原理求出浮力，求出橡皮泥的體積，根據(jù) 求出橡皮泥的質(zhì)量，根據(jù)密度公式求出橡皮泥的密度。

解答：方案一：

（1）由圖可知，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的物理量有兩個(gè)：橡皮泥的體積V=10cm3，橡皮泥的質(zhì)量m=13.4g；

（2）密度的概念是：?jiǎn)挝惑w積的物體的質(zhì)量，即通過(guò)代入相關(guān)數(shù)據(jù)就可以計(jì)算出橡皮泥的密度。橡皮泥的密度：。

（3）因?yàn)橄葴y(cè)體積，再測(cè)質(zhì)量時(shí)，橡皮泥濕水后會(huì)造成質(zhì)量偏大，因而密度也會(huì)偏大。

方案二：

（1）實(shí)驗(yàn)中F1指的是橡皮泥的重力，F2指的是橡皮泥浸沒(méi)在水中讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)；

（2）由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量浮力的原理可知：橡皮泥受到的浮力：，即。

（3）由于橡皮泥浸沒(méi)在水中，所以橡皮泥的體積等于排開(kāi)水的體積，由阿基米德原理得：橡皮泥的體積：，橡皮泥的質(zhì)量：，∴橡皮泥的密度為： 。

故答案為：方案一（1）橡皮泥的體積V=10cm3，橡皮泥的質(zhì)量m=13.4g；（2）1.34×103kg/m3

（3）偏大；方案二（1）F1表示橡皮泥所受的重力，F2表示橡皮泥浸沒(méi)在水中讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)。（2）；（3）