Question

學習了密度的測量以后，小宇提出了這樣一個問題：水和牛奶的密度哪個更大些？請你和小宇一起設計這個探究實驗．
可供選擇的器材：足夠的水和牛奶、兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼（天平已調平衡）、量筒、彈簧測力計、刻度尺、正方體鐵塊、細線．
（1）實驗器材：
（2）實驗步驟：
（3）結論分析：

Answer 1

解：（1）利用常規(guī)比較法：用天平和砝碼、燒杯測量牛奶質量，用量筒測量牛奶體積，據(jù)密度公式ρ=，可求出牛奶的密度，與水的密度直接比較即可．所以選取器材：燒杯、天平和砝碼、量筒、牛奶．
（2）利用比例法進行比較：①用量筒取等體積的水和牛奶（水的密度是已知的），用兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼分別測量它們的質量．在體積相等時，兩種物質的質量之比等于它們的密度之比，即質量大的液體密度大．所選器材：水和牛奶、兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼、量筒．
②、用天平取等質量的水和牛奶，再用量筒分別測量它們的體積．質量相等的液體時，體積小的液體密度大．故所選器材：水和牛奶、兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼、量筒．
（3）利用浮力知識進行比較：用細線將鐵塊系好，掛在彈簧測力計下，讀出測力計的示數(shù)G；再分別讀出石塊浸沒在水中和浸沒在牛奶中時測力計的示數(shù)，算出石塊在水中和牛奶中受到的浮力．由阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gv_排可知，體積相同的物體浸在不同的液體中，浮力大的液體的密度大．故所選器材：水和牛奶、燒杯、彈簧測力計、鐵塊、細線．
故答案為：
方法一：
實驗器材：燒杯、天平和砝碼、量筒、牛奶
實驗步驟：（1）用天平測出空燒杯的質量m₁；
（2）在燒杯內倒入適量的牛奶，用天平測出燒杯和牛奶的總質量m₂；算出牛奶的質量m．
（3）將燒杯中的牛奶倒入量筒中，讀出量筒內牛奶的體積V；
（4）利用密度公式算出牛奶的密度ρ_奶．
結論分析：比較ρ_水和ρ_奶即可得出誰的密度更大．
方法二：
實驗器材：水和牛奶、兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼、量筒
實驗步驟：（1）用量筒分別量取體積相同的水和牛奶；
（2）將水和牛奶分別倒入兩只燒杯中，放在天平的左盤和右盤；
（3）觀察天平的平衡情況．
結論分析：下沉一端燒杯內液體的密度大．
方法三：
實驗器材：水和牛奶、兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼、量筒
實驗步驟：（1）將兩只完全相同的燒杯分別放在天平的左右盤中；
（2）將適量的水和牛奶分別倒入兩只燒杯中直到天平重新平衡；
（3）將燒杯中的水和牛奶分別倒入量筒中，讀出量筒內水和牛奶的體積．
結論分析：體積小的液體密度大．
方法四：
實驗器材：水和牛奶、燒杯、彈簧測力計、鐵塊、細線
實驗步驟：（1）用細線將鐵塊系好，掛在彈簧測力計下，讀出測力計的示數(shù)G；
（2）在燒杯內倒入適量的水，然后將鐵塊浸沒在水中，讀出測力計的示數(shù)F₁；算出鐵塊在水中受到的浮力F_浮1；
（3）在燒杯內倒入適量的牛奶，將鐵塊浸沒在牛奶中，讀出測力計示數(shù)F₂；算出鐵塊在牛奶中受到的浮力F_浮2．
結論分析：比較F_浮1和F_浮2的大小，則浮力大的液體的密度大．
（此題還有一些其他方法，只要回答合理即可得分）
分析：利用常規(guī)比較法：分別測量、計算出水和牛奶的密度，然后進行比較即可．測量液體的密度，首先要確定實驗原理：ρ=，根據(jù)原理來選取主要的實驗器材：測量質量需要天平、測量體積需要量筒；然后再組織實驗步驟．
利用比例法進行比較：不用進行密度計算，借助于等體積的水（水的密度是已知的），在體積相等時，質量大的液體密度大．在質量相等時，體積小的液體密度小．
利用浮力知識進行比較：不用天平測量液體質量，利用浮力知識間接比較出哪種液體的密度大．
點評：本題即是一道實驗設計題，又是一道開放題．需要同學們在做題時多讀幾遍題目，認真思考，尋找便捷、合理的解題方法，培養(yǎng)綜合解答問題的能力．