问题解决一-测量翠玉手镯的密度:
叶子姐姐有一只翠玉手镯,她想知道手镯的密度.现在给你一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、一个正方体木块.
(1)推导出测量翠玉手镯密度的数学表达式;
(2)说明测量步骤.(配图说明)
解:
如图甲,木块漂浮在水面上:G木=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh1,G木=ρ水gSh1--①
如图乙,手镯放在木块上,木块还是漂浮在水面上:G手+G木=F'浮=ρ水gV'排=ρ水gSh2,
G手+G木=ρ水gSh2--②
②-①得,手镯的重力:G手=ρ水gS(h2-h1),
手镯的质量:m手==ρ水S(h2-h1),
如图丙,手镯吊在木块的下端,手镯和木块漂浮在水面上,G手+G木=F'浮=ρ水gV'排=ρ水g(Sh3+V手),
所以,ρ水gSh2=ρ水g(Sh3+V手),
所以,手镯的体积为:V手=S(h2-h3),
手镯的密度:ρ==.
答:实验步骤:
①将木块放入水槽中,用刻度尺测出它的下表面到水面的距离h1,如图甲;
②将翠玉手镯放在木块上,用刻度尺测出它的下表面到水面的距离h2,如图乙;
③用细线将翠玉手镯系在木块下方,然后放入水中,用刻度尺测出它的下表面到水面的距离h3,如图丙.
④将上述数据代入公式 ρ=.
要测量手镯的密度需要测量手镯的质量和体积,根据密度公式求出手镯的密度.
木块漂浮在水面上,木块受到的浮力等于木块的重力,列出等式;手镯放在木块上,总体浮力等于总体的重力,列出等式.求出手镯的重力,求出手镯的质量.
手镯的体积:手镯在木块上面和在木块下面,总重相同,总体漂浮在水面上,浮力相同,排开水的体积相同,根据排开水的体积相同,求出手镯的体积.
点评:测量手镯的密度,想法测量手镯的质量和体积.
采用两次漂浮,运用漂浮条件和阿基米德原理,求出手镯的重力,求出手镯的质量.
利用手镯在木块上和木块下,运用漂浮条件,重力相等,浮力相等,排开水的体积相等,求出手镯的体积.