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18.某科學(xué)興趣小組利用一個量筒和如圖所示裝置,測一塊鵝卵石的密度,請你把他們的實驗步驟補(bǔ)充完整(石塊尺寸大于量筒直徑,不計瓶重、繩重和摩擦):
(1)把鵝卵石浸沒在水杯內(nèi)的水中,用量筒向空礦泉水瓶中逐漸加水,當(dāng)瓶子和石塊在如圖所示的位置靜止時,記錄下所加水的體積V1;
(2)繼續(xù)向礦泉水瓶內(nèi)逐漸加水,直到鵝卵石被拉出水面靜止在空中,記錄所加水的體積V2(這時礦泉水瓶內(nèi)水的體積);
(3)鵝卵石的密度ρ=\frac{{V}_{2}{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{1}}(水的密度用ρ表示).

分析 (1)用量筒向空礦泉水瓶中逐漸加水,當(dāng)石塊在水中靜止時,記錄下所加水的體積V1,計算出水的重力G1,等于繩子對鵝卵石的拉力F;
(2)繼續(xù)向空礦泉水瓶中逐漸加水,當(dāng)石塊靜止在空氣中時,記錄下所加水的體積V2計算出水的重力G2;等于石塊的重力G;
(3)圖中的滑輪是定滑輪,可求出石塊重;再利用稱重法F=G-F求鵝卵石在水中受到的浮力;求出了受到的浮力,利用阿基米德原理求排開水的體積(鵝卵石的體積);知道鵝卵石重,利用重力公式求鵝卵石的質(zhì)量,再利用密度公式求鵝卵石的密度.

解答 解:(2)實驗中測出鵝卵石浸沒在水中時的拉力F,還要測出鵝卵石在空氣中的重力G,所以補(bǔ)充的實驗步驟為:繼續(xù)向礦泉水瓶內(nèi)逐漸加水,直到鵝卵石被拉出水面靜止在空中,記錄所加水的體積V2(這時礦泉水瓶內(nèi)水的體積);
(3)根據(jù)定滑輪的特點(diǎn)可知,不計瓶重、繩重和摩擦?xí)r,左端水的重力等于右端繩子的拉力,
G=G2=m2g=ρV2g,
F=G1=m1g=ρV1g,
鵝卵石在水中受到重力、浮力和拉力作用:F+F=G,
鵝卵石受到的浮力:
F=G-F=ρV2g-ρV1g,
由阿基米德原理Fgv得,
v=\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}=\frac{{ρ}_{水}{V}_{2}g-{ρ}_{水}{V}_{1}g}{{ρ}_{水}g}=V2-V1,
鵝卵石的密度:
ρ=\frac{{m}_{石}}{{V}_{石}}=\frac{\frac{{ρ}_{水}{V}_{2}g}{g}}{{V}_{2}-{V}_{1}}=\frac{{V}_{2}{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{1}}
故答案為:\frac{{V}_{2}{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{1}}

點(diǎn)評 本題綜合了定滑輪的特點(diǎn)、阿基米德原理、密度公式、重力公式,學(xué)生應(yīng)通過受力分析將以上知識點(diǎn)加以綜合利用.

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(2)在量筒內(nèi)裝適量的水,如圖丙所示.
(3)該石子完全浸入水中,如圖丁所示,則石子的體積是15cm3
(4)計算得出石子的密度是2.56×103kg/m3
(5)指出“在量筒內(nèi)裝適量的水”中“適量”的確切含義:①放入量筒的石塊能被水浸沒;②石塊放入量筒后水面上升沒有超過量筒的量程.

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