Question

在课外实践活动中，小明带了一块已切成长方体的肥皂（如图甲，前后面保留了凹下去的字）做了以下实验．
（1）测肥皂的密度
①小明需要的测量工具是______、______小明测出了相关物理量，他计算密度的表达式应为______（用直接测量的物理量表达）．
③用上面方法测出的密度______（偏大/偏小）．
（2）探究滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系小明提出了以下的设计方案：
1在肥皂的侧面安装一个拉钩，如图乙，将没有字的一面放在水平桌面上，用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动，读出其读数为F₁；
②用小刀将有字的部分削平后放在同一水平桌面上（接触面的粗糙程度与①相同），如图丙，用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动，读出其读数为F₂；
③比较得出结论：若F₁和F₂不等，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关；若 F₁和F₂相等，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关．
小红认为这个设计方案不妥，你能说出其原因吗？______．
提出你的改进方法：______．
（3）小明又制了一些肥皂液，他用吸管向空中吹出肥皂泡时，发现美丽的肥皂泡总是先上升后下降，你能帮助小明解释原因吗？______．

Answer

（1）根据密度公式ρ=，要测量物体的体积，需要测量它的质量和体积．测量物体的质量要用天平，长方体肥皂的体积的测量需要用刻度尺测量它的长、宽、高．
（2）因为长方体的肥皂（如图甲），前后面保留了凹下去的字，所以计算出的体积比肥皂的真实体积大，计算出的密度偏小．
（3）当物体受到的浮力大于重力时，物体上升．当物体受到的浮力小于重力时，物体下降．
【解析】
（1）①用天平测量长方体肥皂的质量m；用刻度尺测量长方体肥皂的长a、宽b、高c．得到它的体积为：a•b•c．
根据密度公式ρ=，得：
肥皂的密度ρ=．
②因为长方体的肥皂（如图甲），前后面保留了凹下去的字，所以计算出的体积比肥皂的真实体积大，由密度公式ρ=，可知计算出的密度偏小．
故答案为：天平，刻度尺，ρ=．
（2）小明第一次用弹簧测力计拉着肥皂做匀速直线运动时，肥皂保持着原来的样子．用小刀将有字的部分削平后放在同一水平桌面上第二次用弹簧测力计拉着肥皂做匀速直线运动时，肥皂的质量变小，对桌面的压力减小，所以两实验步骤中弹簧测力计的读数大小不能说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小关系．
小明应该肥皂的侧面安装一个拉钩后，再用小刀将有字的部分削平后放在同一水平桌面上进行实验．
故答案为：没有控制压力的大小相同，肥皂的侧面安装一个拉钩后，先做步骤②，再做步骤①．
（3）当物体受到的浮力大于重力时，物体上升．当物体受到的浮力小于重力时，物体下降．
故答案为：用吸管吹出肥皂泡时，吹进去的热气体密度比空气小，肥皂泡受到的浮力大于重力而上升．肥皂泡上升过程中，里面的气体温度降低，体积变小，肥皂泡受到的浮力变小．当浮力小于重力一段时间后，肥皂泡下降．