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).

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).

(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...
答案解析:(1)漂浮在液面上的物体所受的浮力等于物重,该“密度计”在水和牛奶中都处于漂浮状态,所受浮力一样,都等于木棒的重力;
(2)由FgV可知,浮力相同时,因ρ>ρ,所以V排水>V排奶,利用刻度尺测出木棒浸没部分的长度与木棒的直径,就能计算出V的值;
(3)利用F水浮=F奶浮和FgV就能推导出牛奶密度的公式.
考试点:物体的浮沉条件及其应用;液体密度的测量.
知识点:此题涉及到阿基米德原理和物体漂浮的特点,需要应用物理知识解决实际问题,还有实验设计能力,是一道综合性的浮力题,属于难题.