Question

12．为了测量某种不吸水的软塑泥的密度，刘强同学设计了如图实验步骤：

甲：将适量的水装入量杯，水面处刻度值为V₁；
乙：将塑料软泥捏成小碗形状，小碗漂浮在量杯中的水面上，水面处刻度值为V₂；
丙：将塑料软泥捏成实心团，放入量杯中的水里，泥团漂浮在水面上，用细钢针轻压泥团，使泥团完全浸没水中，水面处刻度值为V₃；
丁：将泥团取出，吸干表面水滴，用细线系着泥团称重，测力计示数为F．
（1）请给步骤丙这种方法取一个名字针压法；
（2）选取甲、乙、丙三步法测塑泥密度，用V₁、V₂、V₃、ρ_水表示ρ_泥=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$；
（3）选取甲、丙、丁三步法测塑泥密度，用V₁、V₃、F、g表示ρ_泥=$\frac{F}{（{V}_{3}-{V}_{1}）g}$．

Answer 1

分析 （1）对于密度小于水，不能下沉的物体，一般采用悬坠法或针压法使物体完全浸没．
（2）由甲、乙图根据漂浮条件得到软塑泥重力，由甲、丙图可得软塑泥体积，由密度公式推导出软塑泥的密度表达式．
（3）由甲、丙图可得软塑泥体积，由丁图可得软塑泥重力，由密度公式推导出软塑泥的密度表达式．

解答 解：
（1）由题软塑泥密度小于水，不能沉入水中，图丙的方法叫针压法．
（2）由甲、乙图，塑料软小碗漂浮在量杯中的水面上，V_排=V₂-V₁，
根据漂浮条件可知：G=F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水g（V₂-V₁），
由甲、丙图可得软塑泥体积V=V₃-V₁，
所以软塑泥的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）g}{{（V}_{3}-{V}_{1}）g}$=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$；
（3）由甲、丙图可得软塑泥体积V=V₃-V₁，
由丁图可得软塑泥重力：G=F，
所以软塑泥的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{F}{（{V}_{3}-{V}_{1}）g}$．
故答案为：（1）针压法；（2）$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{2}-{V}_{1}）}{{V}_{3}-{V}_{1}}$；（3）$\frac{F}{（{V}_{3}-{V}_{1}）g}$．

点评 本题是固体密度的测量，考查了测量密度小于液体的固体的体积测量方法和利用漂浮条件间接测重力的方法，这都经常考到的问题需要掌握好．