Question

（2013?青島模擬）問題解決題：
現有：輕質泡沫塑料塊（質量不計），輕質小彈簧一根，水，膠帶，刻度尺，深燒杯．請設計制作一個可以測液體密度的裝置
（1）說明測量步驟（配圖說明，圖畫在方框內）：
（2）用所測物理量，寫出液體密度的表達式：

Answer 1

分析：（1）要根據設計的測量思路及原理來確定．利用浮力的知識來判斷液體和排開水的質量；但測量排開水的體積和液體的體積無法何，由于給出的器材有刻度尺和輕質小彈簧，所以我們讓塑料塊分別浸沒在水和液體中，這樣排開水的體積和液體的體積相同，通過測量為了讓塑料塊分別浸沒在水和液體中時小彈簧對塑料塊施加的拉力即可，所以需要刻度尺測出彈簧的伸長量來間接求得小彈簧對塑料塊施加的拉力．
（2）根據選定的實驗器材，結合實驗原理，圍繞著測量出的小彈簧對塑料塊施加的拉力和浮力，利用阿基米德原理和測力計原理可求出液體的密度表達式．

解答：解：如圖，
（1）①用膠帶將輕質泡沫塑料塊和輕質小彈簧一根連接，然后將彈簧的另一端固定在燒杯底部，
②首先在燒杯中倒入水，直到完全浸沒泡沫塑料，用刻度尺測出彈簧伸長量△L₁，
③再將水換成待測液體，完全浸沒泡沫塑料，用刻度尺測出彈簧伸長量△L₂，
④計算待測液體的密度．
（2）∵泡沫塑料完全浸沒在水中時，泡沫塑料受浮力F_浮1和彈簧的拉力F₁作用（質量不計），
則F_浮1=F₁，即ρ_水gV=k△L₁-------①（根據測力計的原理可知F=k△L）
同理，泡沫塑料完全浸沒在未知液體中時，泡沫塑料受浮力F_浮2和彈簧的拉力F₂作用（質量不計），
則F_浮2=F₂，即ρ_液gV=k△L₂--------②
∴①②相比即可得出：ρ_液=

△L2

△L1

ρ_水．
故答案為：（1）①用膠帶將輕質泡沫塑料塊和輕質小彈簧一根連接，然后將彈簧的另一端固定在燒杯底部，
②首先在燒杯中倒入水，直到完全浸沒泡沫塑料，用刻度尺測出彈簧伸長量△L₁，
③再將水換成待測液體，完全浸沒泡沫塑料，用刻度尺測出彈簧伸長量△L₂，
④計算待測液體的密度．
（2）ρ_液=

△L2

△L1

ρ_水．

點評：本題考查實驗探究中的設計、步驟和表達式．測密度的實驗應注意在沒有測量質量和體積的條件下轉換角度分析，利用浮力知識來解決．