Question

现有如下器材：天平，弹簧测力计，刻度尺，两端开口的直玻璃管（一端扎有橡皮膜）．烧杯，水，细线，金属块和盐水，要求：探究出三种测定盐水密度的方法；写出每种方法选择的器材，测量步骤，所测量的物理量，并用所测量的物理量写出盐水密度的表达式．

Answer

（1）若让两端开口的直玻璃管（一端扎有橡皮膜）分别漂浮在水和盐水的上面，列出各自的浮力表达式，利用浮力与重力相等，即在水面上和盐水面上浮力相等，找到关系，解出盐水的密度．
（2）用弹簧测力计分别测出金属块在水中和盐水中的浮力大小，分别写出关系式，解出盐水的密度．
（3）因为烧杯的容积一定，若能测出满烧杯水和满烧杯盐水的质量，用公式m=ρV列出水及盐水的质量表达式，解出盐水的密度．
【解析】
（1）让两端开口的直玻璃管（一端扎有橡皮膜）分别漂浮在水及盐水的上面，用刻度尺测出直玻璃管在水中和盐水中的长度为L1和L2，设玻璃管的横截面积为S．
利用浮力大小相等有：ρ水gSL1=ρ盐水gSL2
盐水的密度为ρ盐水=ρ水．
故第一种做法为：
器材：刻度尺、两端开口的直玻璃管（一端扎有橡皮膜）、烧杯、水、盐水
步骤：①在烧杯中倒入适量水，让直玻璃管开口向上漂浮在水面，用刻度尺测出在水中的长度为L1，
②在烧杯中倒入适量盐水，让直玻璃管开口向上漂浮在盐水上面，用刻度尺测出在盐水中的长度为L2，
盐水密度表达式：ρ盐水=ρ水．
（2）先用弹簧测力计测出金属块的重力为G，再用弹簧测力计分别测出金属块浸没在水中和盐水中的示数为F1和F2，则浮力F水=G-F1和F盐水=G-F2，金属块的体积为V．
则有：F水=ρ水gVF盐水=ρ盐水gV
解得：ρ盐水=ρ水．
故第二种做法为：
器材：弹簧测力计、烧杯、水、细线、金属块和盐水．
步骤：①用细线系住金属块，挂在弹簧测力计下测出其重力为G，
②将金属块浸没在烧杯的水中，读出测力计的示数为F1，
③将金属块浸没在烧杯的盐水中，读出测力计的示数为F2．
盐水密度表达式为：ρ盐水=ρ水．
（3）用天平测出空烧杯的质量m，再测出满烧杯水和盐水的质量m1、m2，烧杯的容积为V，
则有：m1-m=ρ水Vm2-m=ρ盐水V
解得：ρ盐水=ρ水．
故第三种做法为：
器材：天平、烧杯、水、和盐水．
步骤：①用天平测出空烧杯的质量m，
②在烧杯中倒满水，用天平测出总质量为m1，
③在烧杯中倒满水，用天平测出总质量为m2．
盐水密度表达式为：ρ盐水=ρ水．