Question

7．小明通過實驗測量金屬塊的密度，三個主要操作步驟如圖甲所示：

a．將彈簧測力計在豎直方向校零；
b．將金屬塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，當水停止外流時，讀出彈簧測力計示數G′；
c．測出金屬塊的重力G．
（1）請將上述三個實驗操作進行合理排序：a、c、b（用字母“a”、“b”和“c”表示）；
（2）實驗中測量數據為：G=3.2N，G′=2.8N，則金屬塊浸沒水中時所受浮力大小為0.4N；
（3）根據（2）中數據，可以計算出金屬塊的密度ρ=8×10³kg/m³（g取10N/kg）．
（4）圖乙為操作b中接水杯的按比例縮放圖，由題意可知此時接水杯中的水重為0.4N．

Answer 1

分析 （1）小金屬塊從溢水杯中拿出時粘有水，為防止帶來誤差，應調整實驗順序將彈簧測力計在豎直方向校零后先測小金屬塊的重力．
（2）根據彈簧測力計的量程和分度值，即可讀數；根據F_浮=G-G′可求得金屬塊浸沒水中時所受浮力大�。�
（3）根據F_浮=ρgV_排變形可求得V_排，已知金屬塊浸沒水中，V_排=V_物，再利用密度公式求解．
（4）根據阿基米德原理可知此時接水杯中的水重．

解答 解：（1）個實驗操作進行合理的順序是a．將彈簧測力計在豎直方向校零；
c．測出金屬塊的重力G．
b．將金屬塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，當水停止外流時，讀出彈簧測力計示數G′；
（2）由圖可知，測力計的分度值為0.2N，由指針位置可知，金屬塊的重力G=3.2N，
金屬塊浸沒水中時所受浮力大小F_浮=G-G′=3.2N-2.8N=0.4N，
（3）由F_浮=ρgV_排可得V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-5m³，
金屬塊浸沒水中，V_排=V_物=4×10^-5m³，
金屬塊質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3.2N}{10N/kg}$=0.32kg，
金屬塊的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.32kg}{4×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=8×10³kg/m³．
（4）由阿基米德原理可知，F_浮=G_排=0.4N．
故答案為；（1）a、c、b；（2）3.2；0.4；（3）8×10³；（4）0.4．

點評 測固體的密度初中物理要求較高，方法最基本的有兩種：一是用天平測物體的質量，再放入量筒測體積，然后利用密度公式求密度；一是利用浮力知識設計的這一種，要熟練掌握．