Question

20．小東利用彈簧測力計、空飲料瓶、水（密度ρ_水已知）、細線等器材測量醬油的密度．
（1）請你將下面操作步驟中的空白處填寫完整：
①用彈簧測力計測出空飲料瓶的重力G₁；
②在空飲料瓶中裝滿水把蓋子擰緊，用彈簧測力計測出瓶和水的總重力G₂，計算水的體積為V=$\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{{ρ}_{水}g}$（用測出物理量的字母表示，水的密度ρ_水已知）；
③把飲料瓶中的水倒干凈，在空飲料瓶中裝滿醬油把蓋子擰緊，用彈簧測力計測出瓶和醬油的總重力G₃（說出具體做法并用字母表示所測量的物理量）；
④計算醬油的密度ρ=$\frac{{（{G_3}-{G_1}）{ρ_水}}}{{{G_2}-{G_1}}}$．（用測出的物理量的字母表示）
（2）在此實驗中，測量前對彈簧測力計的使用應注意哪些事項？

Answer 1

分析 （1）利用題目中所方法測醬油密度，遇到的關鍵困難是要解決如何測醬油的體積，這里是借助了水來進行等效替代．因此，按照這一思路結合密度的公式可完成本實驗；
（2）彈簧測力計的使用要求：
①觀察測力計的量程及分度值，加在測力計上的力不能超過其量程；
②使用前將測力計的指針調到零；
③使用時力的方向應與彈簧的軸線一致．

解答 解：（1）由①②可得，水的重力G=G₂-G₁，
則水的質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{G}_{2}{-G}_{1}}{g}$，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的體積為V=$\frac{m}{{ρ}_{水}}$=$\frac{\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{g}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{{ρ}_{水}g}$；
③為了測出與水同體積的醬油，還需用這只瓶子再裝滿醬油進行測量，具體操作為：把飲料瓶中的水倒干凈，在空飲料瓶中裝滿醬油把蓋子擰緊，用彈簧測力計測出瓶和醬油的總重力G₃；
則醬油的質量m_醬油=$\frac{{G}_{3}-{G}_{1}}{g}$，
醬油的體積等于水的體積V=$\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{{ρ}_{水}g}$；
醬油的密度ρ_醬油=$\frac{{m}_{醬油}}{V}$=$\frac{\frac{{G}_{3}-{G}_{1}}{g}}{\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{（{G_3}-{G_1}）{ρ_水}}}{{{G_2}-{G_1}}}$；
（2）在使用彈簧測力計前，觀察在豎直方向上秤鉤不受拉力時，指針是否指在0刻度線，否則，在豎直方向上調零；再觀察量程和分度值．
故答案為：（1）②V=$\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{{ρ}_{水}g}$；
③把飲料瓶中的水倒干凈，在空飲料瓶中裝滿醬油把蓋子擰緊，用彈簧測力計測出瓶和醬油的總重力G₃；④$\frac{{（{G_3}-{G_1}）{ρ_水}}}{{{G_2}-{G_1}}}$；．
（2）觀察在豎直方向上秤鉤不受拉力時，指針是否指在0刻度線，否則，在豎直方向上調零；再觀察量程和分度值

點評 在沒有天平和量筒的情況下測醬油的密度，這里考慮的解決方案是，用彈簧測力計代替天平，測出重力再求質量；用水的體積替代醬油的體積，用等效替代求出醬油的體積，最后再用公式求出密度．