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，小明找來了相關器材對鉛球進行密度鑒別，如圖所示．
（1）“測質量”，以下兩套器材中，你會選擇______的器材（選填“甲”或“乙”）測量鉛球的質量．你不選擇另外一套器材的原因是______．

（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量為m₂．則：
①排出水的質量為______；
②測量水的體積（即鉛球體積）V=______（水密度為ρ_水）；
③當鉛球浸沒在水中時受到的浮力大小為______（重力跟質量的比為g）．
（3）用正確的方法測量出鉛球的質量、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．此結論是否可靠？為什么？

Answer 1

解：（1）因為鉛球的質量較大，超過天平的測量范圍，所以用天平測不出鉛球的質量，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排出水的質量m=m₂-m₁；
②∵鉛球全部浸沒在水中，
∴V_排=V，
∵ρ=，
∴測量水的體積（即鉛球體積）V==，
③當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；鉛球的質量較大，超過天平的測量范圍；（2）①m₂-m₁；②；③（m₂-m₁）g；
（3）此結論不可靠，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）．
分析：（1）根據密度計算公式ρ=可知，要想測出物質的密度，就要想法測出物質的質量和體積，而質量測量工具是秤，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燒杯和水的質量減去燒杯的質量即為排出水的質量；
②根據ρ=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．
點評：實驗的依據肯定是相關的公式，根據公式推出實驗中應測出物理量，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公式中，就可以推導出未知的物理量．