例 4 (2020 广东 21 题改编) 受“曹冲称象”的启发,小明在家利用量筒、碗、水盆和足量的水(密度为 $ρ_{水}$)、油性笔等,测量小玻璃珠的密度,如图所示。实验步骤如下(请将步骤④补充完整):

① 如图甲,取一定数量的小玻璃珠放入空碗中,再把碗放入盛有水的水盆中,用油性笔在碗外壁上标记水面的位置;
② 如图乙,往量筒内倒入适量的水,记下量筒中水的体积 $V_{1}$;
③ 如图丙,取出碗中所有的小玻璃珠并放入量筒中,记下小玻璃珠和水的总体积 $V_{2}$;
④ 如图丁,将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面
完成下列填空(选用 $V_{1}$、$V_{2}$、$V_{3}$ 和 $ρ_{水}$ 表示以下物理量):
(1) 小玻璃珠的总体积为 $V=$
(2) 小玻璃珠的总质量为 $m=$
(3) 小玻璃珠密度的表达式为 $ρ=$
(4) 在不改变实验方法的前提下,请提出一条提高测量精度的措施:
① 如图甲,取一定数量的小玻璃珠放入空碗中,再把碗放入盛有水的水盆中,用油性笔在碗外壁上标记水面的位置;
② 如图乙,往量筒内倒入适量的水,记下量筒中水的体积 $V_{1}$;
③ 如图丙,取出碗中所有的小玻璃珠并放入量筒中,记下小玻璃珠和水的总体积 $V_{2}$;
④ 如图丁,将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面
相平
,记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积 $V_{3}$。完成下列填空(选用 $V_{1}$、$V_{2}$、$V_{3}$ 和 $ρ_{水}$ 表示以下物理量):
(1) 小玻璃珠的总体积为 $V=$
$V_{2}-V_{1}$
。(2) 小玻璃珠的总质量为 $m=$
$ρ_{水}(V_{2}-V_{3})$
。(3) 小玻璃珠密度的表达式为 $ρ=$
$\frac {ρ_{水}(V_{2}-V_{3})}{V_{2}-V_{1}}$
。(4) 在不改变实验方法的前提下,请提出一条提高测量精度的措施:
取出碗中所有的小玻璃珠,慢慢放入量筒中时,注意不要溅出水(或量筒读数时,视线要以凹液面底部为准)
(示例:在同等容积的情况下换用碗口面积较小的碗)。答案
例4 ④相平 (1)$V_{2}-V_{1}$ (2)$ρ_{水}(V_{2}-V_{3})$ (3)$\frac {ρ_{水}(V_{2}-V_{3})}{V_{2}-V_{1}}$ (4)取出碗中所有的小玻璃珠,慢慢放入量筒中时,注意不要溅出水(或量筒读数时,视线要以凹液面底部为准)
例 5 (2025 北京) 某同学利用一个圆柱形容器、一个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测量酱油的密度,测量过程如图所示,图中 $h_{1}$、$h_{2}$、$h_{3}$、$h_{4}$ 分别是梨放入水、酱油前后液面到容器底的距离。已知水的密度为 $ρ_{水}$,则待测酱油的密度 $ρ_{酱油}=$

请完成分层作业本 43~44 页习题
$\frac {ρ_{水}(h_{2}-h_{1})}{h_{4}-h_{3}}$
。(用已知量和测量量表示)请完成分层作业本 43~44 页习题
答案
例5 $\frac {ρ_{水}(h_{2}-h_{1})}{h_{4}-h_{3}}$
解析
解:设圆柱形容器的底面积为$S$。
梨在水中漂浮,浮力等于重力,即$G = F_{浮水} = \rho_{水}gV_{排水}$,其中$V_{排水} = S(h_{2} - h_{1})$,所以$G = \rho_{水}gS(h_{2} - h_{1})$。
梨在酱油中漂浮,同理可得$G = F_{浮酱油} = \rho_{酱油}gV_{排酱油}$,其中$V_{排酱油} = S(h_{4} - h_{3})$,所以$G = \rho_{酱油}gS(h_{4} - h_{3})$。
因为梨的重力不变,所以$\rho_{水}gS(h_{2} - h_{1}) = \rho_{酱油}gS(h_{4} - h_{3})$,化简可得$\rho_{酱油} = \frac{\rho_{水}(h_{2} - h_{1})}{h_{4} - h_{3}}$。
$\frac{\rho_{水}(h_{2}-h_{1})}{h_{4}-h_{3}}$
梨在水中漂浮,浮力等于重力,即$G = F_{浮水} = \rho_{水}gV_{排水}$,其中$V_{排水} = S(h_{2} - h_{1})$,所以$G = \rho_{水}gS(h_{2} - h_{1})$。
梨在酱油中漂浮,同理可得$G = F_{浮酱油} = \rho_{酱油}gV_{排酱油}$,其中$V_{排酱油} = S(h_{4} - h_{3})$,所以$G = \rho_{酱油}gS(h_{4} - h_{3})$。
因为梨的重力不变,所以$\rho_{水}gS(h_{2} - h_{1}) = \rho_{酱油}gS(h_{4} - h_{3})$,化简可得$\rho_{酱油} = \frac{\rho_{水}(h_{2} - h_{1})}{h_{4} - h_{3}}$。
$\frac{\rho_{水}(h_{2}-h_{1})}{h_{4}-h_{3}}$
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