小明家买的某品牌的牛奶喝着感觉比较稀,因此他想试着用学过的知识测量一个这种牛奶的密度.他先上网查询了牛奶的密度应该为1.03g/cm3,然后他找来一根粗细均匀的细木棒,在木棒的表
问题描述:
小明家买的某品牌的牛奶喝着感觉比较稀,因此他想试着用学过的知识测量一个这种牛奶的密度.他先上网查询了牛奶的密度应该为1.03g/cm3,然后他找来一根粗细均匀的细木棒,在木棒的表面均匀地涂上一层蜡,并在木棒的一端绕上一段金属丝(体积不计),做成了一枝“密度计”,小明又找来一个足够深的盛水容器和一把刻度尺,请你帮助小明利用这些器材设计一个测量牛奶密度的方案.要求写出主要的测量步骤并推导出计算牛奶密度的公式(有足量的水和牛奶).
答
(1)测量步骤是:①将“密度计”轻轻放入水中,使其漂浮在水面上,用刻度尺测出“密度计”浸入水中的长L1;
②将“密度计”轻轻放入待测牛奶中漂浮,用刻度尺测出浸入牛奶中的长L2;
③用刻度尺测出木棒的直径d;
(2)木棒的横截面积:S=π
d2 4
木棒在液体中的体积:V排=SL=π
Ld2 4
木棒在液体中受到的浮力:F浮=ρ液gV排=ρ液gπ
Ld2 4
∵木棒在水和牛奶中都处于漂浮状态
∴F水浮=F奶浮,即:ρ水gπ
L1=ρ奶gπd2 4
L2d2 4
解得:ρ奶=
ρ水L1 L2
故牛奶密度的公式是:ρ奶=
ρ水.L1 L2