Question

11．紅紅找到了一個(gè)圓柱狀的木質(zhì)固體，想要測(cè)量它的密度，可是手邊只有量筒，且圓柱狀固體較大，無(wú)法放入量筒內(nèi)．聰明的紅紅很快就想出了解決辦法，她找來(lái)一個(gè)大的塑料飲料瓶，減去瓶口，借助所學(xué)的物理知識(shí)很快就得到了該固體的密度，請(qǐng)你和她一起完成測(cè)量過程．實(shí)驗(yàn)步驟如圖：

①往飲料瓶?jī)?nèi)裝適量水，另外在量程為100ml的量筒內(nèi)裝一些水．
②用保鮮膜（質(zhì)量不計(jì)）包住固體，輕輕放入飲料瓶使之漂浮在水面，在飲料瓶側(cè)壁水面處做記號(hào)A．
③取出保鮮膜和固體，把量筒內(nèi)的水緩緩倒入飲料瓶直到水面到達(dá)記號(hào)A處．
④用細(xì)線拴住固體并放入飲料瓶，固體下沉至瓶子底，在飲料瓶側(cè)壁水面處做記號(hào)B．
⑤取出固體，把量筒內(nèi)的水緩緩倒入飲料瓶直至瓶?jī)?nèi)水面上升至記號(hào)B．
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示，g取10N/kg
（1）將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整；
（2）第二步實(shí)驗(yàn)的目的是根據(jù)漂浮時(shí)浮力與重力的關(guān)系得出物體的重力，由圖中所給的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以計(jì)算該圓柱形固體的密度為2×10³kg/m³；
（3）紅紅通過分析發(fā)現(xiàn)，計(jì)算出來(lái)的固體的密度與實(shí)際的密度相比有偏差，誤差產(chǎn)生的原因是將物體從水中拿出時(shí)，上面會(huì)沾有水，造成體積測(cè)量誤差．

Answer 1

分析 本題利用浮力的知識(shí)，根據(jù)漂浮時(shí)，浮力與重力相等的特點(diǎn)得出重力的大小，根據(jù)排水法得出V排和物體的體積，從而可計(jì)算出物體的密度，但在測(cè)量時(shí)，將物體從水中拿出，物體上會(huì)沾有水，造成體積的測(cè)量誤差．

解答 解：（1）①由圖知，量筒的量程為100ml；
②用保鮮膜（質(zhì)量不計(jì)）包住固體，輕輕放入飲料瓶使之漂浮在水面，在飲料瓶側(cè)壁水面處做記號(hào)A；
③為了得出漂浮時(shí)排開水的體積，把量筒內(nèi)的水緩緩倒入飲料瓶，直到水面到達(dá)記號(hào)A處，則漂浮時(shí)排開水的體積V_排=80ml-40ml=40ml=40cm³；
（2）由上面分析知，第二步使物體漂浮，可根據(jù)排開水的體積由阿基米德原理計(jì)算出所受浮力，根據(jù)漂浮時(shí)浮力與重力的關(guān)系得出物體的重力；
由（1）分析知，物體的重力G=F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×40×10^-6m³=0.4N；
物體的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{0.4N}{10N/kg}$=0.04kg；
物體的體積V=40ml-20ml=20ml=20cm³；
則ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.04kg}{20×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=2×10³kg/m³；
（3）由于將物體從水中拿出時(shí)，上面會(huì)沾有水，造成體積測(cè)量誤差，所以測(cè)量體積與實(shí)際體積有偏差．
故答案為：（1）①100ml；②在飲料瓶側(cè)壁水面處做記號(hào)A；③直到水面到達(dá)記號(hào)A處；
（2）根據(jù)漂浮時(shí)浮力與重力的關(guān)系得出物體的重力；2×10³；
（3）將物體從水中拿出時(shí)，上面會(huì)沾有水，造成體積測(cè)量誤差．

點(diǎn)評(píng) 本題是有關(guān)固體物質(zhì)的密度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，考查了轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用及物體浮沉條件的應(yīng)用，關(guān)鍵能夠理解物體質(zhì)量和體積的測(cè)量方法．