【分析】
1. 第(1)问:先确定弹簧测力计的分度值,观察指针位置读取重力大小。弹簧测力计分度值为0.2N,指针指向3.2N,故重力为3.2N。
2. 第(2)问:利用称重法求浮力$F_{\mathrm{浮}}=G-F$;摆件浸没在水中,排开水的体积等于摆件体积,再根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$推导体积公式$V=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}$,代入数据计算即可。
3. 第(3)问:先由$G=mg$求出摆件质量$m=\frac{G}{g}$,再根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,代入质量和体积数据计算密度,注意单位换算。
4. 第(4)问:将计算出的密度与金属密度表对比,在误差范围内匹配对应的金属。
【解析】
(1) 由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指向3.2N刻度线,所以摆件的重力$G=3.2\ \mathrm{N}$。
(2) 根据称重法,摆件受到的浮力:$F_{\mathrm{浮}}=G-F=3.2\ \mathrm{N}-2.9\ \mathrm{N}=0.3\ \mathrm{N}$;
因为摆件浸没在水中,所以$V=V_{\mathrm{排}}$,由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$可得,摆件的体积:
$V=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{0.3\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}}=3×10^{-5}\ \mathrm{m^3}$。
(3) 摆件的质量:$m=\frac{G}{g}=\frac{3.2\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.32\ \mathrm{kg}$,
摆件的密度:$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.32\ \mathrm{kg}}{3×10^{-5}\ \mathrm{m^3}}\approx10.7×10^3\ \mathrm{kg/m^3}=10.7\ \mathrm{g/cm^3}$。
(4) 查看金属密度表,银的密度为$10.5×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$,与计算出的密度在测量误差范围内接近,故摆件最有可能是银制成的。
【答案】
(1) $3.2$
(2) $3×10^{-5}$
(3) $10.7$
(4) 银
【知识点】
称重法测浮力、阿基米德原理、密度计算
【点评】
本题综合考查了弹簧测力计读数、称重法测浮力、阿基米德原理及密度公式的应用,是密度测量的典型实验题,需注意单位换算和公式的灵活运用,同时要结合实验误差分析判断材料。
【难度系数】
0.6