Question

“體育課中使用的鉛球是用純鉛制成的嗎？”物理老師提出問題后，小明找來了相關(guān)器材對鉛球進行密度鑒別，如圖所示．
（1）“測質(zhì)量”，以下兩套器材中，你會選擇

乙

的器材（選填“甲”或“乙”）測量鉛球的質(zhì)量．你不選擇另外一套器材的原因是

鉛球的質(zhì)量較大，超過天平的測量范圍

．

（2）“測體積”，利用一個排水塑料桶和一個容積足夠大的燒杯，用排水法測量鉛球的體積．首先把塑料桶裝滿水（圖丙）．然后用（1）中所選器材測得空燒杯的質(zhì)量為m₁；再把鉛球放進塑料桶浸沒在水中，用燒杯收集排出的水；最后測得燒杯和水的質(zhì)量為m₂．則：
①排出水的質(zhì)量為

m₂-m₁

；
②測量水的體積（即鉛球體積）V=

m2-m1

ρ水

（水密度為ρ_水）；
③當(dāng)鉛球浸沒在水中時受到的浮力大小為

（m₂-m₁）g

（重力跟質(zhì)量的比為g）．
（3）用正確的方法測量出鉛球的質(zhì)量、體積后，算出的鉛球密度小于鉛的密度．小明判斷：鉛球不是鉛做的．此結(jié)論是否可靠？為什么？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)密度計算公式ρ=

m

V

可知，要想測出物質(zhì)的密度，就要想法測出物質(zhì)的質(zhì)量和體積，而質(zhì)量測量工具是秤，體積測量工具是量筒，但若物體體積較大時，可用排水法測體積．
（2）①燒杯和水的質(zhì)量減去燒杯的質(zhì)量即為排出水的質(zhì)量；
②根據(jù)ρ=

m

V

的公式變形可求得鉛球體積V，
③利用F_浮=ρ_水gV_排可求得鉛球浸沒在水中時受到的浮力大小．
（3）從密度的大小判斷結(jié)論，存在片面性，因為鉛球如是空心的話，那么密度計算方法就有誤．

解答：解：（1）因為鉛球的質(zhì)量較大，超過天平的測量范圍，所以用天平測不出鉛球的質(zhì)量，且鉛球的體積也較大，超過量筒的測量范圍，所以鉛球的體積也不能用量筒測出，所以選擇乙的器材．
（2）①排出水的質(zhì)量m=m₂-m₁；
②∵鉛球全部浸沒在水中，
∴V_排=V，
∵ρ=

m

V

，
∴測量水的體積（即鉛球體積）V=

m

ρ水

=

m2-m1

ρ水

，
③當(dāng)鉛球浸沒在水中時受到的浮力大小F_浮=ρ_水gV_排=（m₂-m₁）g；
（3）從密度的大小判斷結(jié)論，存在片面性，因為鉛球如是空心的話，它的體積變大，則它的密度計算的就有誤（偏小）．
故答案為：（1）乙；鉛球的質(zhì)量較大，超過天平的測量范圍；（2）①m₂-m₁；②

m2-m1

ρ水

；③（m₂-m₁）g；
（3）此結(jié)論不可靠，因為鉛球如是空心的話，它的體積變大，則它的密度計算的就有誤（偏小）．

點評：實驗的依據(jù)肯定是相關(guān)的公式，根據(jù)公式推出實驗中應(yīng)測出物理量，然后選擇實驗所需的器材，利用測量工具測出所需物理量代入相關(guān)公式中，就可以推導(dǎo)出未知的物理量．