某同学收藏有一块精美的贺兰石工艺品,如图所示.为测量这块贺兰石的密度,他进行如下实验:
( 1 )将贺兰石挂在弹簧测力计下,如图 1 所示,测得它的重力,计算出质量为 _____ g ;
( 2 )接着利用如图 2 示的方法将贺兰石没入水中,收集它排出的水,倒入量筒中,如图 3 .这块贺兰石的体积为 _____ mL ,由此算出贺兰石的密度为 _____ kg/m 3 .
( 3 )这块贺兰石在水中受到的浮力为 _____ N .
( 4 )上述测量体积的方法,产生误差的主要原因是 _____ ;会导致最终得到的贺兰石的密度值 _____ (选填 “偏大”或“偏小”).
( 5 )小明在完成如图 1 、如图 2 、如图 3 中的实验步骤,测出贺兰石的密度后,增加了步骤 4 :将贺兰石挂在弹簧测力计下,完全浸没在未知液体中.根据所学的浮力知识,测出了未知液体的密度值.若如图 1 、如图 2 、如图 4 中弹簧测力计的示数分别为 F 1 、 F 2 、 F 3 ,请你推导出未知液体的密度表达式 _____ .(贺兰石的密度为 ρ 石 )
140 50 2.8×10 3 0.5 收集排水的小桶无法完全将水全部倒入量筒 偏大
【分析】
( 1 )由图示弹簧测力计确定其分度值,读出其示数,然后应用 G=mg 的变形公式求出贺兰石的质量;
( 2 )由图示量筒读出水的体积,贺兰石的体积就等于它排开水的体积,然后由密度公式求出贺兰石的密度;
( 3 )根据阿基米德原理得到这块贺兰石在水中受到的浮力;
( 4)水在烧杯壁上有残留,会造成实验误差;
( 5 )根据密度的公式得到贺兰山的体积,用称量法求出贺兰石在液体中受到的浮力,根据阿基米德原理得到液体的密度.
【详解】
( 1 )由图示弹簧测力计可知,其分度值为 0.2N ,示数为 1.4N ,即贺兰石的重力 G=1.4N ,由 G=mg 得贺兰石的质量: ;
( 2 )由图示量筒可知,贺兰石的体积(即排出水的体积): V=50ml=50cm 3 ,贺兰石的密度 ;
( 3)这块贺兰石在水中受到的浮力 ;
( 4)把小桶中收集的贺兰石排出的水倒入量筒时,水在烧杯壁上有残留,不能完全将水倒入量筒中,使所测贺兰石的体积偏小,根据公式 可知所测密度偏大;
( 5 )将贺兰石挂在弹簧测力计下,它的重力等于 F 1 ,贺兰山的体积 ,
将贺兰石挂在弹簧测力计下,完全浸没在未知液体中,弹簧测力计的示数 F 3 ,贺兰石受到的浮力 F 浮 2 =F 1 -F 3 , ρ 液 gV 排 = F 1 -F 3 , ρ 液 gV= F 1 -F 3 , ,液体的密度 .