初二物理兴趣小组的几位同学在一起探究测量液体密度的方法,他们从实验室借来了弹簧测力计,天平,底面积为s的平底试管、钩码并自己准备了空方形玻璃瓶,自制量筒,刻度尺,细线,支架,长直均匀木条,一个小金属块,一些碎石子,U型玻璃管,一大杯水及一瓶500ml的色拉油.他们想用不同的方法来测量色拉油的密度.
(1)性急的小强抢过天平、方形玻璃瓶便开始了操作,如图1是使用天平时的操作情况,其中操作错误的是:________.
(2)小明选用了弹簧测力计、金属块、细线、水、待测色拉油进行了如图2甲、乙、丙的操作,根据图中所示数据可知色拉油的密度为________kg/m3.
(3)小雯选用平底试管、刻度尺、一些小碎石、水、待测色拉油进行了如图3所示的操作:
根据小雯所测的物理量,色拉油的密度为ρ油=________;
(4)观看了小雯的操作后,小亮灵机一动,他用了与小雯相同的器材完成了实验,他一边操作一边给伙伴们讲解(如图4):
小亮所得的结论是ρ油=________;
(5)请你比较小雯和小亮的方法,找出小亮的方法中的一个优点和一个不足:
优点:________;
不足:________.
(6)如果要用一种与他们都不同的方法来测量色拉油的密度,你将选用器材:________.
解:(1)据该题的中图能看出,此时物体放在了右盘,砝码放在了左盘,故此时物体和砝码放反了;
(2)铁块在水中受到的浮力为
F浮水=G-F1=4.8N-3.8N=1.0N
据公式:F浮=ρgV可知
铁块的体积为
V===1.0×10-4m3
铁块在油中受到的浮力为
F浮油=G-F2=4.8N-3.9N=0.9N
据公式F浮=ρgV可知
油的密度为ρ油===0.9×103kg/m3
(3)设试管的底面积为S
试管在水中受到的浮力为
F浮水=ρ水gS(L-h1)
试管在油中受到的浮力为
F浮油=ρ油gS(L-h2)
ρ水gS(L-h1)=ρ油gS(L-h2)
解得ρ油=;
(4)设试管的底面积为S
试管在水中受到的浮力为
F浮水=ρ水gS(L-h1)
所加的油的重力是:G=mg=ρ油gSh油;
试管装入油后受到的浮力为
F水=ρ水gS(L-h2)
ρ水gS(L-h1)+ρ油Sgh油=ρ水gS(L-h2)
ρ油=;
(5)比较小雯和小亮的方法,可知小亮的方法中的一个优点是测得数据更为准确;
其不足是:需要测量的量太多,操作有点复杂.
(6)据我们所学的测量液体密度的一般方法即可,故所需要的器材有:天平、砝码、小烧杯、量筒.
故答案为:(1)物体和砝码放反了;(2)900;(3);
(4);
(5)优点:测得数据更为准确;缺点:需要测量的量太多,操作有点复杂.
(6)天平、砝码、小烧杯、量筒.
(1)天平在使用时,物体应放在左盘,砝码应该放在右盘.
(2)小铁块排开水和油的体积相同.由1、2两图可以得出铁块在水中所受浮力,根据阿基米德原理得到铁块的体积;由1、3两图得出铁块在油中所受浮力,利用前面求出的体积,就可以得到油的密度.
(3)试管在水中和在油中都是漂浮,浮力相同;根据浮力相同列出比例关系式,就可以求出油的密度.
(4)试管两次在水中都是漂浮,第一次的浮力等于其自身的重力,第二次的浮力等于自身的重力加上管内油的重力,根据上述关系列出比例关系式,就可以求出油的密度.
(5)据实际情况评估即可;
(6)用天平和量筒进行密度的测量方法即可.
点评:设计实验首先注意科学性,规范严谨,在此前提下力求简便.