Question

7．小明通过实验测量金属块的密度，三个主要操作步骤如图甲所示：

a．将弹簧测力计在竖直方向校零；
b．将金属块浸没在装满水的溢水杯中，当水停止外流时，读出弹簧测力计示数G′；
c．测出金属块的重力G．
（1）请将上述三个实验操作进行合理排序：a、c、b（用字母“a”、“b”和“c”表示）；
（2）实验中测量数据为：G=3.2N，G′=2.8N，则金属块浸没水中时所受浮力大小为0.4N；
（3）根据（2）中数据，可以计算出金属块的密度ρ=8×10³kg/m³（g取10N/kg）．
（4）图乙为操作b中接水杯的按比例缩放图，由题意可知此时接水杯中的水重为0.4N．

Answer 1

分析 （1）小金属块从溢水杯中拿出时粘有水，为防止带来误差，应调整实验顺序将弹簧测力计在竖直方向校零后先测小金属块的重力．
（2）根据弹簧测力计的量程和分度值，即可读数；根据F_浮=G-G′可求得金属块浸没水中时所受浮力大小．
（3）根据F_浮=ρgV_排变形可求得V_排，已知金属块浸没水中，V_排=V_物，再利用密度公式求解．
（4）根据阿基米德原理可知此时接水杯中的水重．

解答 解：（1）个实验操作进行合理的顺序是a．将弹簧测力计在竖直方向校零；
c．测出金属块的重力G．
b．将金属块浸没在装满水的溢水杯中，当水停止外流时，读出弹簧测力计示数G′；
（2）由图可知，测力计的分度值为0.2N，由指针位置可知，金属块的重力G=3.2N，
金属块浸没水中时所受浮力大小F_浮=G-G′=3.2N-2.8N=0.4N，
（3）由F_浮=ρgV_排可得V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-5m³，
金属块浸没水中，V_排=V_物=4×10^-5m³，
金属块质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3.2N}{10N/kg}$=0.32kg，
金属块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.32kg}{4×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=8×10³kg/m³．
（4）由阿基米德原理可知，F_浮=G_排=0.4N．
故答案为；（1）a、c、b；（2）3.2；0.4；（3）8×10³；（4）0.4．

点评 测固体的密度初中物理要求较高，方法最基本的有两种：一是用天平测物体的质量，再放入量筒测体积，然后利用密度公式求密度；一是利用浮力知识设计的这一种，要熟练掌握．