Question

小紅同學想測量某種液體的密度．她手邊有：待測液體，一個符合要求的彈簧測力計、一個小石塊、幾根細線、兩個燒杯和足量的水．小紅同學根據這些器材設計出了下面的實驗步驟，但不完整．
（1）請你將小紅的實驗步驟補充完整．
①將適量的水、待測液體分別倒入兩個燒杯中；
②用細線系住小石塊，用彈簧測力計

測出小石塊受到的重力，記為G

；
③如圖所示用彈簧測力計測出小石塊浸沒在水中時受到的拉力，記為F₁；
④

用彈簧測力計測出小石塊浸沒在待測液體中受到的拉力，記為F₂

；
（2）請根據上述的實驗內容，寫出待測液體密度表達式：ρ=

G- F2

G- F1

ρ_水

．

Answer 1

分析：（1）實驗步驟的補充應該圍繞實驗目的和已有的步驟分析．由第三步用彈簧測力計測量小石塊浸沒在水中受到的拉力知，本實驗利用稱重法測量浮力，利用阿基米德原理變形V_排=

F浮

ρ水g

得出體積，最后利用公式ρ_液=

F浮

Vg

得出液體密度．
（2）根據測量的物理量和已知的物理量推導液體密度表達式時，要明確公式ρ_液=

F浮

Vg

中浮力F_浮和體積V哪一個能夠測量得到，哪一個需要計算得出．

解答：解：
（1）彈簧測力計能夠測量物重，第二步中用細線系住小石塊，所以接下來應該是：用彈簧測力計測量小石塊的重力，記為G；
第三步是用彈簧測力計測出小石塊浸沒在水中時受到的拉力，記為F₁，所以第四步應該是：用彈簧測力計測出小石塊浸沒在待測液體中受到的拉力，記為F₂；
（2）
用細線系住小石塊，用彈簧測力計測出小石塊受到的重力G；
用彈簧測力計測出小石塊浸沒在水中時受到的拉力F₁，
小石塊在水中受到的浮力為F_浮=G-F₁；
小石塊的體積為V=

F浮

ρ水g

=

G -F1

ρ水g

用彈簧測力計測出小石塊浸沒在待測液體中受到的拉力F₂；
小石塊在液體中受到的浮力為F_浮液=G-F₂
液體的密度為ρ_液=

F浮液

Vg

=

G -F2

G -F1 ρ水g  g

=

G-F2

G-F1

ρ_水．
故答案為：
②測出小石塊受到的重力，記為G；
④用彈簧測力計測出小石塊浸沒在待測液體中受到的拉力，記為F₂；
（2）

G-F2

G-F1

ρ_水

點評：用此法測量液體密度的關鍵是前后兩次小石塊都要浸沒在液體中，且不能接觸容器底．