一道物理实验题小辉想估测出某种食用油的密度,他手边的测量工具只有刻度尺,于是小辉利用以下的器材:一根直硬棒(质量不计)、

一道物理实验题
小辉想估测出某种食用油的密度,他手边的测量工具只有刻度尺,于是小辉利用以下的器材:一根直硬棒(质量不计)、一个形状不规则的铁块(密度为ρ铁)、一个金属块、一些细线,设计出一个实验方案.请利用现有的器材测出食用油的密度ρ油.写出实验操作步骤,用字母表示需要测量的物理量,并写出食用油密度ρ油的表达式.
lykdmm 1年前 已收到1个回答 举报

dengyn08 幼苗

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1) 用提供的物品制作一个杠杆:直硬棒(应该为质量很轻的,可以不计质量),用细线拴住铁块,吊在直硬棒的一端,金属块用细线拴住,吊在直硬棒的另一端,直硬棒中间用细线系住向上提起,这个细线作为杠杆的支点,那么调节这个细线的位置,使直硬棒达到水平.用刻度尺量出拴铁块的细线与支细线之间的长度,设为a1,再量出拴金属块的细线与支点细线之间的长度,设为a2,根据杠杆原理,两边的力矩是相等的,我们设铁块的质量为M铁,金属块的质量为M金属,就得到以下的等式一:
M铁×a1×g=M金属×a2×g
2)我们将上述杠杆小铁块全部浸入欲测量密度的食用油中,由于受到了油的浮力,那么上面的杠杆平衡被打破,根据浮力定理,我们知道:小铁块受到的浮力等于小铁块排开的食用油受到的重力:那么就有浮力=小铁块的体积×食用油的密度×g,而小铁块的体积为小铁块的质量÷小铁块的密度,就有浮力=(M铁/ρ铁)×ρ油×g.
由于油的浮力导致杠杆平衡被打破,那就再调节支点细线的位置,总有一个位置,使杠杆重新达到平衡,就用刻度尺量出此时的拴铁块的细线与支细线之间的长度,设为a3,再量出此时拴金属块的细线与支点细线之间的长度,设为a4,再根据杠杆原理,我们又得出一个等式:
(铁块受到的重力-浮力)×a3=金属块受到的重力×a4
就得到了等式二:
[M铁×g-(M铁/ρ铁)×ρ油×g]×a3=M金属×a4×g
3)我们将上述等式一与等式二两边同时相除就得到了等式三:
{[M铁×g-(M铁/ρ铁)×ρ油×g]×a3}÷M铁×a1×g=(M金属×a4×g)÷(M金属×a2×g)
简化公约数得到了:
{[1-(ρ油/ρ铁)]×a3}÷a1=a4/a2
就得到了食用油的密度为:
ρ油=[1-(a4×a1)÷(a2×a3)]×ρ铁
而a1、a2、a3、a4、ρ铁 都是已知的了.也就顺利得出ρ油的数值了.

1年前

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