在一次课外活动中，老师让物理课外小组的同学们共同合作测一块小矿石的密度．老师提供的器材有：一根均匀细棒、两个吊盘（质量不一定相等）、铁架台和一个量杯、细绳、一些细砂及

Question

在一次课外活动中，老师让物理课外小组的同学们共同合作测一块小矿石的密度．老师提供的器材有：一根均匀细棒、两个吊盘（质量不一定相等）、铁架台和一个量杯、细绳、一些细砂及适量的水，请你根据上述器材帮助他们设计一个测出小矿石密度的实验方案．要求：
（1）简述实验步骤及要测量的物理量；
（2）写出用测出的物理量计算矿石密度的表达式．

Answer 1

答：（1）实验步骤：
①用细线将细棒悬挂在铁架台上，将吊盘分别挂在细棒的两端，并将量杯放在一吊盘内，移动细线在细棒上的位置使细棒在水平位置上平衡
②将小矿石放在有量筒杯吊盘中，在另一盘中放细沙，使杠杆再次在水平位置平衡．
③将小矿石从吊盘中取下，向量杯中注水，直至使杠杆又一次平衡．测出水的体积V₁，而小矿石的质量等于水的质量，即：m_石=m_水=ρ_水V₁，
④将量杯从吊盘中取下，再向量杯中注入一些水，测出这时水的体积V₂．将矿石浸没在量杯的水中，记下水面所对的刻度V₃
⑤需要测量的物理量，矿石质量：m_石=m_水=ρ_水V₁，矿石体积：V_石=V₃-V₂，
（2）ρ_石=(m石)/(V石)=(ρ水V1)/(V3−V2)．