小明家買(mǎi)的某品牌的牛奶喝著感覺(jué)比較稀,因此他想試著用學(xué)過(guò)的知識(shí)測(cè)量一個(gè)這種牛奶的密度.他先上網(wǎng)查詢(xún)了牛奶的密度應(yīng)該為1.03g/cm3,然后他找來(lái)一根粗細(xì)均勻的細(xì)木棒,在木棒的表面均勻地涂上一層蠟,并在木棒的一端繞上一段金屬絲(體積不計(jì)),做成了一枝“密度計(jì)”,小明又找來(lái)一個(gè)足夠深的盛水容器和一把刻度尺,請(qǐng)你幫助小明利用這些器材設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量牛奶密度的方案.要求寫(xiě)出主要的測(cè)量步驟并推導(dǎo)出計(jì)算牛奶密度的公式(有足量的水和牛奶).
(1)測(cè)量步驟是:①將“密度計(jì)”輕輕放入水中,使其漂浮在水面上,用刻度尺測(cè)出“密度計(jì)”浸入水中的長(zhǎng)L
1;
②將“密度計(jì)”輕輕放入待測(cè)牛奶中漂浮,用刻度尺測(cè)出浸入牛奶中的長(zhǎng)L
2;
③用刻度尺測(cè)出木棒的直徑d;
(2)木棒的橫截面積:S=π
木棒在液體中的體積:V
排=SL=π
L
木棒在液體中受到的浮力:F
浮=ρ
液gV
排=ρ
液gπ
L
∵木棒在水和牛奶中都處于漂浮狀態(tài)
∴F
水浮=F
奶浮,即:ρ
水gπ
L
1=ρ
奶gπ
L
2解得:ρ
奶=
ρ水故牛奶密度的公式是:ρ
奶=
ρ水.