有一小块不溶于水的复合地板材料(比量筒口稍大),已知它的密度比水小,哓梅同学想探究它受浮力的大小,以及想知道它的密度的准确值,她和她的学习小组选用了下列实验器材:牙签、天平、烧杯、量筒和水.
(1)请你利用上述实验器材,设计出测定小物块密度的方法,写出实验步骤以及小物块密度的表达式
(2)请你对你的实验方案进行评估,并分析原因.
答:(1)如图,实验方法:①量筒中倒入适量的水记下水的体积V1.
②烧杯中放入适量的水记下标记A,复合地板放入烧杯中记下标记B,取出复合地板把水添至标记A.
③量筒中的水倒入烧杯中到达标记B,记下此时量筒中水的体积V2,则物体排开水的体积为V1-V2.物体受到的浮力为F浮=ρ水gV排=ρ水g(V1-V2).复合地板漂浮在水面上,所以复合地板的重力G=F浮=ρ水g(V1-V2),复合地板的质量为m===ρ水(V1-V2).
④用牙签把复合地板浸没在水中,记下水到达的标记C.取出复合地板,把水添置标记B.量筒中的水倒入烧杯中到达标记C,记下此时量筒中水的体积V3,则复合地板的体积为V2-V3.
⑤复合地板的密度:ρ==.
(2)烧杯的横截面积比较大,水面到达标记处,观察时可能出现误差,影响测量结果.
(1)物体放入烧杯中,水面会升高,取出物体后,量筒中的水倒入烧杯中的体积正好填充了物体排开水的体积,即物体排开水的体积,根据阿基米德原理求出物体受到的浮力.
(2)物体是漂浮在水面上,根据漂浮条件,求出物体的重力,求出物体的质量.
(3)物体在水中是漂浮的,用牙签按压使其完全浸没在水中,便可测出物体的体积.由密度公式算出物体的密度.
(4)物体从水中取出时会带走一部分水,使物体的体积的测量值偏大,物体密度的测量值会偏小.
点评:测量固体密度时一定要想法测量物体的质量和体积.
测量固体质量的方法:用天平测量质量;用弹簧测力计测量重力求质量;利用漂浮条件求重力,再求出质量.
测量固体体积的方法:量筒测量体积,阿基米德原理测量体积;同体积的水等效替代的方法.