Question

14．某同学要测量一粒花生米的密度，实验桌上已有的器材有：一个弹簧测力计、足量的水、烧杯、足量的盐、一段细线、一个铁块（已知铁块密度为ρ_铁以及待测密度的花生米．他认真思考后终于想出了办法，下面是他的实验步骤，请你将空白处填写完整（测量的物理量需写出其符号）．
（1）烧杯中装入适量水，将花生米投入水中，发现花生米下沉至底．
（2）往杯中逐渐加盐并搅拌，直至观察到花生米悬浮，随即停止加盐．
（3）用细线把铁块系在弹簧测力计的挂钩上，测出铁块的重力．
（4）把系在弹簧测力计的挂钩上的铁块浸没在此盐水中，读出示数为F．
（5）请你根据上述测量数据，写出花生米的密度ρ的数学表达式：ρ_盐水=$\frac{G-F}{G}•{ρ}_{铁}$．
（6）在本实验中，这位同学巧妙地运用了一种科学研究方法，以下几个实验中与这种方法类似的是：C．
A．研究压力的作用效果与受力面积大小有什么关系．
B．研究“阻力对物体运动的影响”时，设想如果小车不受阻力，它运动情况会怎样．
C．测量滑动摩擦力的实验中，使物体匀速直线运动，读出的拉力大等于摩擦力大小．
D．研究动能大小与哪些因素有关时，通过钢球把木块推动的远近来判断钢球动能的大小．

Answer 1

分析 （1）根据物体的浮沉条件，物体下沉时浮力小于重力；当物体的密度与液体密度相等时，物体在液体中悬浮；
（2）①用弹簧秤测出铁块在空气中的重力G；②将铁块完全浸没在液体中，测出铁块对弹簧测力计的拉力F；③先计算出铁块的质量，根据密度计算公式ρ=$\frac{m}{V}$计算出铁块的体积；计算出铁块受到的浮力F_浮=G-F_拉，最后根据阿基米德原理公式计算出液体的密度，即花生米的密度．

解答 解：（1）花生米下沉，说明此时花生米所受的浮力小于重力；
（2）往杯中逐渐加盐并搅拌，直至观察到花生米悬浮，则盐水的密度等于花生米的密度；
（3）用细线把铁块系在弹簧测力计的挂钩上，测出铁块的重力G；
（4）把系在弹簧测力计的挂钩上的铁块浸没在此盐水中，读出示数为F；
（5）由G=mg得，铁块的质量为m=$\frac{G}{g}$，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，铁块的体积为V=$\frac{m}{{ρ}_{铁}}$=$\frac{G}{{ρ}_{铁}g}$，
铁块排开盐水的体积V_排=V=$\frac{m}{{ρ}_{铁}}$=$\frac{G}{{ρ}_{铁}g}$；
铁块在盐水中受到的浮力F_浮=G-F，
由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排得，
盐水的密度ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{G-F}{g×\frac{G}{{ρ}_{铁}g}}$=$\frac{G-F}{G}•{ρ}_{铁}$．
（6）在本实验中，通过测量盐水的密度来测量花生米的密度，巧妙的运用了替代法；
A．研究压力的作用效果与受力面积大小有什么关系，运用了控制变量法．
B．研究“阻力对物体运动的影响”时，设想如果小车不受阻力，它运动情况会怎样，运用了科学推理法．
C．测量滑动摩擦力的实验中，使物体匀速直线运动，读出的拉力大等于摩擦力大小，运用了替代法．
D．研究动能大小与哪些因素有关时，通过钢球把木块推动的远近来判断钢球动能的大小，运用了转换法．
故选项C运用了同种方法．
故答案为：（2）悬浮；（3）重力；（4）浸没；（5）ρ_盐水=$\frac{G-F}{G}•{ρ}_{铁}$；（6）C．

点评 此题利用替代法来测量花生米的密度，考查了对物体浮沉条件的应用及液体密度的测量，设计新颖，要能够很好的解决，需熟练掌握有关基础知识．