Question

17．在課外實踐活動中，小明做了以下實驗：

（1）調節天平時，發現指針位置如圖甲所示，此時應將右端的平衡螺母向右調，使天平平衡．測量李子質量時，天平右盤內砝碼的質量和游碼在標尺上的位置如圖乙所示，則李子質量是21g．往量筒中注入60mL的水，將該李子浸沒在水中后．水面位置如圖丙所示，則李子的體積是20cm³，密度是1.05g/cm³．
（2）將李子浸沒在清水中，李子沉入水底，如圖丁（a）所示，此時李子受到的浮力小于（填“大于”“小于”或“等于”）李子的重力．往杯中逐漸加鹽后．李子開始上浮，說明李子受到的浮力與液體的密度有關；李子露出液面后繼續上浮，直至漂浮在液面上，如圖丁（b）所示，說明浮力隨排開液體的體積的減小而減小．
（3）小花用量筒和圖丁（b）中鹽水（密度為ρ_鹽水），又加了根細鐵絲，也測出了李子的密度，請將下面內容寫完整：
步驟：
①往量筒中注入適量鹽水，讀出體積為V₁；
②將李子放入量筒水中，漂浮，靜止后讀出體積V₂；
③用細鐵絲插入李子，將李子完全浸入鹽水中，讀出體積為V₃．
④李子密度表達式為：ρ_李子=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$•ρ_鹽水．

Answer 1

分析 （1）使用天平測量物體質量之前要進行調平，先調節平衡螺母，后調節游碼，平衡螺母相對于指針的調節規律是“左偏右調，右偏左調”；
天平平衡時，物體的質量等于砝碼質量加游碼在標尺上所對的刻度值；根據量筒的讀數方法正確讀出李子的體積，然后利用密度公式求出李子的密度．
（2）李子原來沉在水底說明受到的浮力小于李子重，現在李子上浮說明受到的浮力大于李子重，浮力增大的原因是向水中加鹽，增大了液體的密度，說明浮力的大小與液體的密度有關，根據阿基米德原理可知浮力的大小還與排開液體的體積有關．
（3）已知李子漂浮時浮力等于重力，用細鐵絲插入李子，將李子完全浸入鹽水中，讀出體積為V₃．可求得李子的體積，再根據F_浮=G可求得李子密度表達式．

解答 解：（1）指針指在分度盤中線的左側，平衡螺母應向右調節；
此時李子的質量等于砝碼的質量加上游碼所對刻度，即m=20g+1g=21g；
李子的體積 V=V₂-V₁=80cm³-60cm³=20cm³；
李子的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{21g}{20c{m}^{3}}$=1.05g/cm³=1.05×10³kg/m³．
（2）因為李子（重為G）沉在水底，
所以F_浮＜G，
現在李子上浮，說明F_浮′＞G，
F_浮′＞F_浮，而向水中慢慢加鹽，增大了液體的密度，
由此說明：浮力的大小與液體的密度有關；
根據F_浮=ρgV_排可知，浮力還與排開液體的體積有關．
李子露出頁面后繼續上浮，甚至漂浮在液面上，如圖丁（b）所示，說明浮力隨排開液體的體積的減小而減小．
（3）①往量筒中注入適量鹽水，讀出體積為V₁；
②將李子放入量筒水中，漂浮，靜止后讀出體積 V₂，則此時李子排開水的體積V_排=V₂-V₁，
③用細鐵絲插入李子，將李子完全浸入鹽水中，讀出體積為V₃．則李子的體積V=V₃-V₁，
④根據李子漂浮時浮力等于重力可得，F_浮=G，
即ρ_鹽水gV_排=ρ_李子gV，
則ρ_李子=$\frac{{V}_{排}}{V}$•ρ_鹽水=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$•ρ_鹽水．
故答案為：（1）右；21；20；1.05；（2）小于；密度；排開液體的體積；
（3）②將李子放入量筒水中，漂浮，靜止后讀出體積 V₂；④ρ_李子=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$•ρ_鹽水．

點評 此題是測量李子的密度實驗，考查了天平和量筒的使用及讀數，同時考查了密度的計算，注意密度單位的換算．