如图所示,小娟同学找来三个完全相同的两端开口玻璃管,下端用相同的橡皮膜扎紧,分别放在水槽中的不同深度,A管内为空管,B管内装有与水面相平的浓盐水,C管内装有与水面相平的酒精.结果发现三个玻璃管下端的橡皮膜的形状不同.
(1)请根据你的判断,在图中粗略的画出这三个橡皮膜的形状.(ρ盐水>ρ水>ρ酒精)
小娟进一步的思考,根据类似的现象可以测量牛奶的密度,现请你帮助小娟来完成有关探究的过程:
(2)选择尽可能少的实验器材:除被测量的液体牛奶外,需要空玻璃管及橡皮膜、水和水槽、________.
(3)写出实验过程中需要测量的物理量及符号:________,________.
(4)计算液体密度的表达式ρx=________(用测量量和已知量的代数式表示)
解:
(1)A图中,橡皮膜受到水向上的压强,所以橡皮膜向上弯曲;B图中,盐水的密度大于水,所以橡皮膜上方受到盐水的压强大于下方水的压强,因此橡皮膜向下弯曲;C图中,酒精的密度小于水,所以橡皮膜下方受到水的压强大于上方酒精的压强,因此橡皮膜向上弯曲.
橡皮膜在水中的形状如下图所示.
(2)装有牛奶的玻璃管放入水中后,如果橡皮膜相平,说明上下受到的液体的压强相同,由于密度不同,所以液体的深度不同,液体的深度用刻度尺测量.
(3)装有牛奶的玻璃管放入水中橡皮膜相平时,橡皮膜内外受到的压强相同,由于液体密度不同,所以深度不同,因此需要分别测出玻璃管内牛奶的高度h牛奶和管外橡皮膜的高度h水.
(4)橡皮膜相平时
ρ牛奶gh牛奶=ρ水gh水
ρ牛奶=
故答案为
(2)刻度尺
(3)橡皮膜水平时,管内牛奶的高度h牛奶,管外水的高度h水
(4)ρ牛奶=
(1)液体内部存在压强.橡皮膜的形状由玻璃管内外液体产生的压强大小决定,液体压强用P=ρgh比较;
(2)实验器材的选择必须根据实验目的和实验原理确定;
(3)装有牛奶的玻璃管放入水中,当橡皮膜相平时,牛奶的高度和玻璃管外水的高度(橡皮膜到水面的距离)是不同的,需要分别测量并记录;
(4)装有牛奶的玻璃管放入水中,当橡皮膜相平时,上下受到液体的压强是相同的,测量出玻璃管内外两种液体的深度,就可计算出牛奶的密度.
点评:此题需要根据橡皮膜内外压强相同得到液体深度不同,然后通过测量两种液体的深度并利用水的密度已知,得到液体的密度,综合性较强,质量较高.