Question

15．用量筒、細鐵絲、蠟塊（能夠放入量筒中）、適量的水（水的密度已知，為ρ），設計實驗測量蠟塊的密度．
（1）請寫出主要的實驗步驟和直接測量的物理量符號：①在量杯中倒入適量的水，記下水面處的刻度V₁，
②把蠟塊輕輕地放入水中，記下水面到達的刻度V₂，
③用細鐵絲將蠟塊下壓，使其浸沒在水中，記下水面到達的刻度V₃
（2）蠟塊密度的表達式：ρ_蠟=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）要測量蠟塊的密度，需測出水的體積、水和蠟塊的總體積，然后根據密度公式求出蠟塊的密度．
（2）蠟塊漂浮在水面上，漂浮時，F_浮=G_蠟塊．根據阿基米德原理，F_浮=G_排，可得出蠟塊密度的表達式．

解答 解：（1）實驗步驟如下：
①在量杯中倒入適量的水，記下水面處的刻度V₁，
②把蠟塊輕輕地放入水中，記下水面到達的刻度V₂，
③用細鐵絲將蠟塊下壓，使其浸沒在水中，記下水面到達的刻度V₃． 
（2）蠟塊漂浮在水面上，漂浮時，F_浮=G_蠟塊．根據阿基米德原理，F_浮=G_排．因此，漂浮的物體受到的重力等于它排開的液體受到的重力，即G_蠟塊=G_排．所以，m_蠟塊=m_排=ρ_水V_排=ρ_水（V₂-V₁）．蠟塊浸沒時，排開水的體積等于蠟塊的體積，即V_蠟塊=V_排=V₃-V₁．
則蠟塊密度ρ_蠟=$\frac{{m}_{蠟}}{{ρ}_{蠟}}$=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．
故答案為：（1）①在量杯中倒入適量的水，記下水面處的刻度V₁，
②把蠟塊輕輕地放入水中，記下水面到達的刻度V₂，
③用細鐵絲將蠟塊下壓，使其浸沒在水中，記下水面到達的刻度V₃；
（2）$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．

點評 本題涉及到液體的密度的計算以及漂浮物體的密度的測量，綜合應用到漂浮條件和阿基米德原理的公式．難度中等．