Question

【題目】李華利用生活中常見物品巧妙地測出一石塊的密度，實驗過程如下：

A．取一根筷子，用細線將其懸掛，調節懸掛位置，直至筷子水平平衡，懸掛位置記為O點，如圖甲所示；

B．將礦泉水瓶剪成燒杯形狀，傾斜固定放置，在瓶中裝水至溢水口處，用細線系緊石塊，將石塊緩慢浸入水中，溢出的水全部裝入輕質塑料袋中，如圖乙所示；

C．取出石塊，擦干水分；將裝水的塑料袋和石塊分別掛于筷子上O點兩側，移動懸掛位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分別測出O點到兩懸掛點的距離l1和l2，如圖丙所示。

（1）已知水的密度為ρ水，則石塊密度ρ石=_____（用字母ρ水和所測得的物理量表示）；

（2）采用上述實驗方法，筷子粗細不均勻對實驗結果____（選填“有”或“無”）影響；

（3）圖乙所示步驟中，若瓶中的水未裝至溢水口，實驗結果將_____（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】ρ水 無 偏大

【解析】

（1）圖丙中，根據杠桿的平衡條件F1l1=F2l2可得：G水l1=G石l2，由于G=mg=ρVg可得：ρ水V水l1=ρ石V石l2；石塊體積等于它排出水的體積，所以，V石=V水，則：ρ水l1=ρ石l2，所以，ρ石=ρ水；

（2）由于實驗時調節懸掛位置，直至筷子水平平衡，此時重力的作用線通過支點，支點到重力的作用線的距離為零，則消除筷子自身重對杠桿平衡的影響，所以筷子粗細不均勻對實驗結果無影響；

（3）若瓶中的水未裝至溢水口，則溢出的水的體積小于實際排開的水的體積，則溢出的水的重力小于排開的水的重力，當在圖丙實驗時，l1變大，根ρ石=ρ水可知ρ石偏大。