在物理课上,老师让同学们设计实验来测量一个小木块的密度.小明和小红设计的实验方案如图所示:
①在量筒中倒入水,记下水的体积为20mL.
②把木块轻轻放入水中,木块漂浮在水面上不动,此时
量筒中的水面如图B所示,则木块的质量是______g.
③用一根细针把木块全部压入水中,量筒中的水面如图C所示.
(1)小明和小红测出的木块的密度值ρ木=______kg/m3.
(2)实验中,如果小明按照如图A、C、B的顺序进行操作,读数正确,则此次测出的木块密度值ρ木′______ρ木(选填“>”、“<”或“=”).
(3)小明把量筒中的水倒净,然后在量筒中倒入盐水,想利用木块来测出盐水的密度,则他们只需要重复图中的实验步骤______即可.
解题思路:②读取量筒内液体体积时,视线应和液面的凹面处相平;要想知道木块的密度,需要测出木块的质量和体积;由图1和图3可以得出木块的体积,由图1和图2可以得出木块漂在水面时排开水的体积,根据阿基米德原理F浮=G排求出木块漂浮时受到的浮力,而浮力等于木块的重力,再由G=mg可以求出木块的质量,最后由ρ=[m/V]即可求出木块的质量.
(1)根据ρ=[m/V]可求得木块的密度值;
(2)如果小明按照如图A、C、B的顺序进行操作,由ρ=[m/V]可知,影响到密度情况.
(3)在量筒中装入适量等体积盐水,记为V1;把木块漂浮在量筒内水中,记下水面示数V2;
擦干木块上的水,再让它漂浮在量筒中的盐水中,记下盐水面示数V3.由此可求得盐水的密度.
②由图A可知V1=20mL,由图B可知V2=25mL,由图3可知V3=30mL,
木块的体积为V木=V3-V1=30mL-20mL=10mL=10cm3,
因为木块漂浮在水面时排开水的体积为:V排=V2-V1=25mL-20mL=5mL=5cm3,
所以木块漂浮在水面时受到的浮力等于它排开水的重力,等于木块的重力,
F浮=G排=ρ水gV排=G木=m木g,
则ρ水V排=m木=1g/cm3×5cm3=5g,
(1)测出的木块的密度值ρ木=
m木
V木=[5g
10cm3=0.5g/cm3=0.5×103kg/m3;
(2)如果小明按照如图A、C、B的顺序进行操作,由ρ=
m/V]可知,测量木块密度值ρ木′=ρ木.
(3)小明把量筒中的水倒净,然后在量筒中倒入盐水,与水的体积相同,记为V1;
把木块漂浮在量筒内水中,记下水面示数V2;
擦干木块上的水,再让它漂浮在量筒中的盐水中,记下盐水面示数V3.
则盐水的密度=
V2−V1
V3−V1•ρ水.因此只需要重复图中的实验步骤AB即可.
故答案为:②5;(1)0.5×103;(2)=;(3)AB.
点评:
本题考点: 固体密度的测量.
考点点评: 实验过程不可避免地存在误差,在能完成实验任务的前提下,要优化实验设计,尽可能减小误差.
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