Question

19．學習浮力知識后，小華想制作一個密度計，他制作步驟如下：
a、取一根飲料吸管，將一些鐵絲從吸管的下端塞入作為配重，并用石蠟將吸管的下端封起來．
b、將其漂浮在水中，在吸管上標出水面的位置，測出該位置到
吸管下端的距離，即吸管浸入水中的深度H=5cm．如圖1所示．
c、推導：設(shè)吸管橫截面積為S，在水中漂浮，故浮力與重力二力平衡，所以G=ρ_水gSH；若漂浮在其它液體中，則浸入的深度h會因液體密度的改變而改變，但浮力仍與重力平衡，即G=ρ_液gSh．
d、根據(jù)以上推導的公式，可計算出液體密度與下表中的密度相等時，簡易密度計浸入的深度h（取密度的單位為g/cm³）
e．小華做了五次實驗，獲得的數(shù)據(jù)如下：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
液體密度ρ/（g﹒cm-3）	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
浸入的深度h/（cm）	6.3	5.6	5	4.5	4.2

（1）小華制作密度計的原理是利用了物體漂浮在液面時，浮力等于重力（選填“大于”、“小于”或“等于”）．步驟a中，將一些鐵絲從吸管的下端塞入作為配重是為了降低吸管的重心，從而讓它能夠豎直的漂浮在液面上．
（2）通過對步驟c的分析，請推導出漂浮在ρ_液液體中時，浸入深度h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$（用ρ_水、ρ_液、H表達）．
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，按照旁邊的刻度尺，在圖2的吸管上標出1.2g/cm³對應(yīng)的刻度線．
（4）分析表中數(shù)據(jù)或制作的密度計發(fā)現(xiàn)：簡易密度計的刻度線分布不是（“是”或“不是”）均勻的．
（5）通過比較實驗2和3，不可以（“可以”“不可以”）研究浮力大小與液體密度的關(guān)系，原因是沒有控制排開水的體積相同
（6）制作完畢后，小華分別測量可樂、色拉油等液體的密度，發(fā)現(xiàn)色拉油的密度在1.1和1.2之間，且兩刻度線的距離較小，請?zhí)岢鲆粋�方法使兩條刻度線之間的距離大一些，使測量結(jié)果更精確．方法：采用更細的吸管．

Answer 1

分析 （1）密度計的使用原理：密度計在使用時始終處于漂浮狀態(tài)，即浮力大小等于重力大小，浮力不變．
（2）求密度計在純水中浸沒的深度，需要利用密度計的浮力等于重力，求出排開液體體積的大小，再根據(jù)求出的體積，算出深度h．
（3）根據(jù)推導出h的表達式分析得出h與H的大小關(guān)系，即可標注出漂浮在酒精液面上時，酒精液面所處的大致位置．
（4）根據(jù)深度公式h的表達式進行分析，在其它因素均不變的情況下，密度越小，深度越大．
（5）根據(jù)控制變量法可知研究浮力大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同；
（6）為了使測量結(jié)果更準確，使簡易密度計上兩刻度線之間的距離大一些，因為△V=S△h，所以可知減小S，即可使h變大，據(jù)此設(shè)計即可．

解答 解：（1）密度計的原理是利用了物體漂浮在液面時，浮力等于重力；
（2）當密度計漂浮在水面上時，V_排=SH，則有：
F_浮=G_物，即ρ_水gV_排水=G_物，
則：ρ_水gSH=G_物，
當密度計漂浮在密度為ρ_液的液體中時，V_排液=Sh，則有：
F_浮液=G_物，即ρ_液gV_排液=G_物，
則：ρ_液gSh=G_物，
所以，ρ_液gSh=ρ_水gSH，
則：h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}$H；
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，1.2g/cm³對應(yīng)的刻度線是4.2cm，則液面的位置如圖：
．
（4）由于h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}$H，h和ρ_液是反比例函數(shù)，所以，刻度分布不是均勻的．
（5）由于浮力的大小與液體的密度、物體排開液體的體積有關(guān)，則根據(jù)控制變量法可知：研究浮力大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同；而實驗2和3，沒有控制排開液體的體積相同，所以不可以研究浮力大小與液體密度的關(guān)系；
（6）由于△V=V_排1-V_排2=s△h，所以，使△h變大，應(yīng)減小S即可，即具體做法是：用更細的吸管．
故答案為：（1）等于；重心；（2）$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}$H；（3）如上圖；（4）不是；（5）不可以；沒有控制排開液體的體積相同；（6）采用更細的吸管．

點評 本題考查了液體密度的測量，涉及到物體浮沉條件、阿基米德原理等，會根據(jù)表達式得出判斷可得是否均勻是關(guān)鍵．