力学设计实验

实验题（三）设计型实验:力学部分小明想测量一枚合金戒指（约10g左右）的密度，来到实验室，物理老师拿给他以下器材：250cm3、100cm3、50cm3的量筒各一个，量程为5N，最小刻度值为0.2N的弹簧秤一个，最小砝码为1g，标尺的最小刻度为20mg的托盘天平一台（已调平衡），如图9所示，还有小烧杯一个，足量的细线和水，让他从这些器材中选用一部分进行测量。请你帮助小明设计一个最佳的试验方案，使测量结果尽量精确。要求：（1）写出选用的器材；（2） 写出主要的实验步骤；（3） 推导出计算戒指密度的公式。2.某校地质小组的同学们，需测量一种矿石的密度。现有器材：小矿石块、天平（含砝码X一个烧杯、足量的水、细线。请你利用上述器材帮助他们设计出两种测量该矿石密度的实验方案。要求：1）写出其中一种方案的实验步骤及矿石密度的表达式（用测量量和已知量表示）2） 简述另一种方案的步骤；3） 对两种方案的可操作性或误差进行简单评估，写出一条即可。小明要测量一根1m左右、粗细和质地都均匀的细木棒的质量，通过估测发现木棒的质量会超出现有天平的量程.于是，他想用其他方法进行测量.现有器材：天平、一块质量适当的金属块、一把量程为20cm的刻度尺和几根足量长的细绳.只利用现有器材请你帮他设计测量这根细木棒质量的方案，要求：（1） 写出主要实验步骤和需测量的物理量；（2） 写出木棒质量的数学表达式（用测量量表示）.小亮想测出小木块（密度比水的小，表面经处理后不吸水）的密度.除了此木块，老师还给他提供了如下器材：与木块体积相同的铜块，足够大的量筒和足量的水（已知水的密度为P水）.请你仅利用上述器材帮他设计测量这个木块密度的实验方案，要求：（1） 写出实验步骤及所需测量的物理量；（2） 写出木块密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）.实验题(三)设计型实验：力学部分答案解：(1)根据题意，测量固体密度的实验，需要测量质量和体积的工具，由于戒指的质量10g左右，用量程为5N,最小刻度值为0.2N的弹簧秤测量，测量的误差太大，只能用最小砝码为1g，标尺的最小刻度为20mg的托盘天平.戒指的体积用排水法求的，由于体积较小，为避免读数误差大，选择量程为50cm3量筒.试验中还需要放取戒指用的细线，和足量的水.答：选用的器材有天平、50cm3的量筒、细线、水.测固体石块的密度的基本方法是：用天平测出戒指的质量m，在量筒中倒入适量水，读出体积为V「将戒指放入量筒浸没水中，读出水面体积值为v2，则戒指的体积v=v2-v1，根据密度公式求得密度.答：实验步骤是：①用天平测出戒指的质量m；在量筒中倒入适量水，读出体积为匕；将戒指放入量筒浸没水中，读出水面体积值为V2；根据密度公式p=m/v，已知戒指的质量m，戒指的体积V=V2-V1•••P戒指=m/v=m/(V=V2-V1)答案：实验方案一：用天平称出矿石块的质量m0在烧杯中倒入适量的水，称出质量m1烧杯仍放在天平左盘，用细线将矿石块系好后，手提细线使矿石块浸没在此烧杯的水中并保持静止(水无溢出且矿石块不接触烧杯)。天平平衡时的称量值为m2矿石的密度：P= %Pm-m水实验方案二：用天平称出矿石块的质量m0在烧杯中倒满水，称出质量m1将矿石块放入水中，将杯壁外的水擦干净，称出质量m2矿石的密度：P=——队 P.m+m-m水与实验方案二同理的方法：用天平称出矿石块的质量m0将块石块放入装有适量水的烧杯中，用细线在烧杯外壁与水面相平处做一记号，称出质量mj取出矿石块，向烧杯中加水，直到水面与标记相平，称出质量m2矿石的密度：P=——m Pm+m-m水(1)主要实验步骤：用天平称出金属块的质量用细绳和刻度尺测出木棒的长度L；将用细绳系好的金属块系在木棒的一端，然后再将另一细绳一端做成绳环套在木棒上，用手提起该绳的另一端，并移动绳环的位置，使木棒保持水平平衡；

用细绳和刻度尺测量出绳环到系金属块那端的木棒长度L1（2）木棒的质量为m=4.解答：解：（1）实验步骤：向量筒内加入适量的水，记下量筒内水的体积V0；记下此时总体积V2.将铜块缓慢放入量筒内水中，记下此时水和铜块的总体积V1；记下此时总体积V2.再将木块轻轻放入量筒内水中，待木块静止处于漂浮状态时，（2）木块密度的数学表达式因为木块漂浮，G=F浮=?水g