Question

16．小凱想用所學(xué)的浮力知識測定一個金屬零件的密度．除了這個金屬零件，老師還提供了如下器材：彈簧測力計(jì)一個，細(xì)線一根，已知密度為ρ_水的足量水．請你幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，要求：
（1）簡述實(shí)驗(yàn)步驟，并用相應(yīng)的符號表示測出的物理量；
（2）寫出金屬零件密度的表達(dá)式（用測出的物理量和已知量表示）．

Answer 1

分析 利用彈簧測力計(jì)和細(xì)線，可以得到金屬零件的重力，然后利用公式G=mg得到金屬零件的質(zhì)量；
利用彈簧測力計(jì)、細(xì)線和水，可以得到金屬零件浸沒在水中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理變形公式可以得到金屬零件的體積；
已知金屬零件的質(zhì)量和體積，利用密度公式得到金屬零件的密度．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①用細(xì)線拴住金屬零件，用彈簧測力計(jì)測量金屬零件的重力G；
②將金屬零件浸沒在水中，用彈簧測力計(jì)測出細(xì)線對金屬零件的拉力F．
金屬零件的質(zhì)量為m=$\frac{G}{g}$，
金屬零件受到的浮力為F_浮=G-F，
金屬零件的體積為V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$，
（2）金屬零件的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{G-F}$•ρ_水．

點(diǎn)評 測定金屬密度的實(shí)驗(yàn)和觀察探究浮力大小規(guī)律的實(shí)驗(yàn)都是我們較為熟悉的實(shí)驗(yàn)，但只給出待選的實(shí)驗(yàn)器材來自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)還是有一定難度的．首先應(yīng)對這兩個實(shí)驗(yàn)的過程應(yīng)有一個較為完整的認(rèn)識，再從原理入手，依次設(shè)計(jì)出必要的步驟，并提出需要記錄的數(shù)據(jù)和觀察的現(xiàn)象，最終才能完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)．