Question

（2012?和平區(qū)二模）一天、小明在廚房幫助媽媽做飯，看到廚房里有許多液體和粉末狀的固體調(diào)味品，他想這些調(diào)味品的密度是多大呢？可家里沒有天平和量筒，只找到一個(gè)薄壁厚底的柱形小玻璃容器．他靈機(jī)一動(dòng)，將玻璃容器放入水中，如圖所示，利用物理課上學(xué)習(xí)的知識(shí)并借助水，自制了一個(gè)可以測(cè)量液體和粉末狀的固體密度的裝置，并且該裝置的密度刻度還是均勻的．你知道他是怎樣制作的嗎？
（1）請(qǐng)寫出該裝置的設(shè)計(jì)原理；
（2）證明該裝置的密度刻度是均勻的；
（3）寫出標(biāo)注該裝置的密度刻度值的方法．

Answer 1

分析：物體漂浮時(shí)，受到的浮力和自身的重力相等，且增大的浮力和增大的重力相等；知道小玻璃容器浸入水深度的增加量，即可根據(jù)阿基米德原理和密度公式、重力公式得出等式得出物體的密度；先標(biāo)出水的密度，進(jìn)一步根據(jù)比例關(guān)系即可標(biāo)出其它物體的密度，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答：解：
（1）利用漂浮條件，F(xiàn)_浮=G；
（2）設(shè)被測(cè)液體或粉末狀的固體的密度為ρ，小玻璃容器的橫截面積為S，小并聯(lián)容器中被測(cè)物質(zhì)的高度為h₀，小玻璃容器浸入水的深度增加量為△h，則
小玻璃容器再次漂浮時(shí)，增大的浮力等于增大的重力：△F_浮=△G，
即ρ_水gS△h=ρgSh，可得△h=

ρh

ρ水

，
由△h的表達(dá)式可知，當(dāng)ρ水、h0為定值時(shí)，△h與ρ成正比，此時(shí)該裝置的密度刻度是均勻的．
（3）將空小玻璃容器口朝上豎直漂浮在水面上，在水面與小小玻璃容器外壁交界處標(biāo)為“0”刻度；把一部分水放入小玻璃容器中，使小玻璃容器中水的高度為h₀，當(dāng)小玻璃容器在水面靜止時(shí)，在玻璃容器外面的水面與小玻璃容器外壁交界處標(biāo)上水密度的刻度值，按比例標(biāo)出其余對(duì)應(yīng)的刻度值．

點(diǎn)評(píng)：本題情景取材于課本，要求學(xué)生發(fā)揮想象，提出問題并來解決這個(gè)問題．情景就是學(xué)生熟知的課本中的演示實(shí)驗(yàn)，由此展開探究活動(dòng)，主要考查學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)裝置、設(shè)計(jì)和實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)的能力以及科學(xué)探究的基本過程和方法．