問題詳情:
某學習小組利用空礦泉水瓶、燒杯、量筒、剪*、記號筆、細線和足量的水(已知水的密度爲ρ)測量了一塊小礦石的密度,實驗過程如下:
(1)實驗步驟:
A.向量筒中加入適量的水,記下體積V1(如圖1);
B.燒杯中注人適量的水,將石塊放入剪下的礦泉水瓶內,使礦泉水瓶漂浮在燒杯中,並用記號筆在燒杯上標記此時液麪的位置(如圖2);
C.取出礦泉水瓶,將量筒中的水緩慢倒入燒杯至 ,量筒中剩餘水的體積V2(如圖3);
D.再用細線拴住小礦石緩慢放入量筒中,此時總體積V3(如圖4)。
(2)小礦石的密度表達式ρ石= (用題中物理量符號表示);
(3)由於礦泉水瓶有質量,會導致小礦石密度測量值 ,有同學指出只要在步驟C進行適當修改就可以,該同學修改的內容是 。
【回答】
(1)標記處;(2)ρ;(3)偏大;取出礦泉水瓶,取出小礦石,再把礦泉水瓶放入燒杯中,將量筒中的水緩慢倒入燒杯至標記處,量筒中剩餘水的體積V2。
【分析】(1)小礦石放在礦泉水瓶內漂浮在水中,瓶子和礦石的重等於瓶子排開水的重力,所以瓶子和礦石的質量等於排開水的質量,採用等量代換的關係,使瓶子排開水的體積等於量筒倒入燒杯中水的體積,所以水面都要到標記處。
(2)礦石的質量和量筒倒入燒杯中水的質量相等,礦石的體積等於礦石浸沒水中前後對應的刻度差,最後根據密度公式求出礦石密度。
(3)由於瓶子有重力,當瓶子在水中漂浮時,瓶子和礦石的重等於瓶子排開水的重力,瓶子和礦石的總質量等於排開水的質量,計算時把瓶子和礦石的質量誤認爲是礦石的質量,導致礦石質量測量值偏大,密度偏大;
把礦石取出後把瓶子繼續放在水中,再添加水到標記處,這種方法測量比較準確。
【解答】解:(1)實驗步驟:
A.向量筒中加入適量的水,記下體積V1;
B.燒杯中注人適量的水,將石塊放入剪下的礦泉水瓶內,使礦泉水瓶漂浮在燒杯中,並用記號筆在燒杯上標記此時液麪的位置;
C.取出礦泉水瓶,將量筒中的水緩慢倒入燒杯至標記處,則礦石的質量等於量筒倒入燒杯中水的質量,量筒中剩餘水的體積V2;
礦石的質量爲:m石=m水=ρ(V1﹣V2)。
D.再用細線拴住小礦石緩慢放入量筒中,此時總體積V3。
礦石的體積爲:V石=V3﹣V2。
(2)礦石的密度爲:ρ石==ρ。
(3)由於礦泉水瓶有質量,瓶子有重力,當瓶子在水中漂浮時,瓶子和礦石的重等於瓶子排開水的重力,瓶子和礦石的總質量等於排開水的質量,計算時把瓶子和礦石的質量誤認爲是礦石的質量,導致礦石質量測量值偏大,密度偏大;
取出礦泉水瓶,取出小礦石,再把礦泉水瓶繼續放入燒杯中,將量筒中的水緩慢倒入燒杯至標記處,量筒中剩餘水的體積V2。
【點評】本題關鍵在於瓶子和礦石漂浮在水面上時,瓶子和礦石的重力等於瓶子排開水的重力,量筒倒入燒杯中水的重力等於瓶子排開水的重力,明確這些,思路就很清晰了。
知識點:物體的浮沉條件及應用
題型:實驗,探究題