Question

現(xiàn)有一只長(zhǎng)方形的小鐵盒、一把刻度尺、一個(gè)盛有適量水的玻璃缸等器材，請(qǐng)你想一個(gè)辦法利用這些器材測(cè)出一盒內(nèi)裝有500枚大頭針的每根針的平均質(zhì)量．
要求：寫出實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟和1枚大頭針的質(zhì)量表達(dá)式．

Answer 1

【答案】分析：（1）每根針的平均質(zhì)量等于N枚大頭針的總質(zhì)量除以N．
（2）由阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gv_排可知，當(dāng)它所受的浮力等于重力時(shí)，物體懸浮在液體中，或漂浮在液面上．據(jù)此可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)出N枚大頭針的重量．
解答：解：用刻度尺量出長(zhǎng)方形鐵盒的長(zhǎng)、寬、高，分別記作L₁、L₂、L₃，則鐵盒的體積為L(zhǎng)₁L₂L₃，在金屬盒，高度處做一標(biāo)志；讓金屬盒漂浮在水面上，并記下浸入部分的高度為L(zhǎng)₄，
在金屬盒中輕輕放入適當(dāng)數(shù)量的大頭針N枚，使水面上升至標(biāo)志處，可以計(jì)算出N枚大頭針排開(kāi)水的體積為：v=（L₃-L₄）L₁L₂，
根據(jù)阿基米德原理可知N枚大頭針的重量為：G_排=ρ_水gv，質(zhì)量為：（L₃-L₄）L₁L₂ρ_水，一枚大頭針的質(zhì)量為：m=．
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）用刻度尺量出長(zhǎng)方形鐵盒的長(zhǎng)、寬、高，分別記作L₁、L₂、L₃；
（2）在金屬盒內(nèi)2/3高度處做一標(biāo)志；
（3）讓金屬盒漂浮在水面上，并記下浸入部分的高度為L(zhǎng)₄；
（4）在金屬盒中輕輕放入適當(dāng)數(shù)量的大頭針，使水面上升至標(biāo)志處，記下大頭針枚數(shù)N；
（5）計(jì)算1枚大頭針的質(zhì)量為：m=，
點(diǎn)評(píng)：由阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gv_排可知，物體浸在液體中受到的浮力與液體的密度和排開(kāi)液體的體積有關(guān)，而與物體的密度、物體的體積、物體的形狀無(wú)關(guān)；此題利用浮力的知識(shí)和累積法測(cè)量微小物體的重量，通過(guò)這道題，我們要加強(qiáng)理論聯(lián)系的能力，使物理知識(shí)為生活服務(wù)．