Question

小明和小紅使用不同器材分別對酒精的密度進行了測量．
（1）請將他們的實驗過程補充完整．
小明利用天平、燒杯、刻度尺和水（p_水己知）測量酒精密度的過程如下：
①往燒杯中倒入適量的水，用調節好的天平稱出燒杯和水的質量為m；
②用刻度尺測出水面到燒杯底的高度為h₁；
③將水倒出，倒入酒精，用天平稱出的燒杯和酒精的質量仍為m；
④______；
⑤計算酒精密度的表達式為：ρ_酒精=______；
小紅利用彈簧測力計、燒杯、石塊、細繩和水（ρ_水已知）測量酒精密度的過程如下：
①用細繩拴住石塊，并用彈簧測力計測出石塊重為G；
②將石塊浸沒在水中，并記錄彈簧測力計的讀數F₁；
③______；
④計算酒精密度的表達式為：ρ_酒精=______．（已知：F_浮=G_排=ρ_液gV_排）
（2）請你從操作難易程度方面，對兩位同學的實驗做出評估．______．

Answer 1

【答案】分析：本題屬于測量液體的密度，根據公式ρ=，需要測量的物理量是m和v，但本題器材只有天平、燒杯、刻度尺、水（p_水己知）和被測量的酒精，沒有量筒，因此需要借助水間接地測量酒精的體積．缺少量筒時，關鍵是如何求得被測物體的體積．用天平稱出與被測物體等體積的水的質量m水，則V_物=V_水=．結合壓強、浮力知識，密度將有更多的測量方法．例如：阿基米德原理等．
解答：解：
（1）因為燒杯是一樣的即底面積相同故測出液體高度h，則v=sh，
故④答案為：用刻度尺測出酒精面到燒杯底的高度為h₂
（2）計算酒精的密度：先計算空燒杯的質量為m-ρ_水sh₁，再計算酒精的質量為m′-（m-ρ_水sh₁）=ρ_水sh₁，
故酒精的密度ρ_酒精=ρ_水
（3）因為要測石塊所受浮力和體積，所以石塊要浸沒在酒精里，
故③答案為：將石塊浸沒在酒精中，并記錄彈簧測力計的讀數F₂
（4）計算酒精的密度，
石塊浸沒在水中，
 F_浮=ρ_水V_排g
F_浮=G-F₁
這兩式相等，得V_排=
浸沒時V_排=V_石，
石塊的體積V_石=；
石塊浸沒在酒精中，
 F_浮^′=ρ_酒V_排g=ρ_酒V_石g
 F_浮^′=G-F₂
這兩式相等，得酒精的密度：
ρ_酒=
=
酒精密度ρ_酒=
故答案為：ρ_酒精=ρ_水．
（5）小紅的實驗雖然也要測兩次，但第一次就求出了石頭的體積，第二次只是測出在酒精中受到的浮力而已，產生誤差的可能性減小．
    而小明的實驗雖然也是測量兩次，但是測量深度時既與刻度尺本身的因素有關，還與液面是否水平等因素有關，且用刻度尺測從水面到燒杯底的高度時，還得考慮到尺本身的體積，會使液面升高，從而增大了誤差的產生．
故答案為：小紅的實驗相對于小明而言，測量儀器少、過程簡單、便于操作，誤差小．
點評：本題是考查學生知識的運用，而不是單純的考查學生知識的記憶，知識的遷移，方法的靈活掌握．應用到物理的方法是替代法，間接測量某個物理量這也是物理上常用的一種方法．