利用浮力測量物體密度

1、精選文檔利用浮力測量物體密度第一部分 典例分析利用浮力知識測定物質(zhì)密度，其基本原理仍是密度公式=m/V 。因此，充分發(fā)揮所給實(shí)驗器材的作用，利用浮力知識設(shè)法直接或間接地測定出待測物體的質(zhì)量和體積，便是處理問題的切入點(diǎn)。一、測定固體密度利用浮力知識測定固體密度，首先要有能夠?qū)ξ矬w產(chǎn)生浮力的液體, 此類問題中所涉及到的液體一般是密度已知的水。對于固體質(zhì)量的測定，根據(jù)具體情況，一般可用以下兩種方法測定： （1）將固體掛在彈簧測力計下，根據(jù)彈簧測力計測得的物重算出其質(zhì)量；（2）使固體漂浮在水面，先算出固體所受的浮力，然后利用漂浮條件F浮G物間接求得質(zhì)量。對于固體體積，根據(jù)具體情況，一般也可用以下兩種方

2、法測定：（1）利用量筒（量杯）測出體積； （2）將彈簧測力計下掛的固體，一次懸放在空氣中、另一次浸沒于水中，先用彈簧測力計的兩次示數(shù)差求得固體所受浮力，然后利用阿基米德原理F浮水gV排間接求得體積。常見固體類問題有三種情況：(1)物>水：稱重法(如以石塊為例)器材：石塊和細(xì)線，彈簧測力計、水、燒杯(無刻度)面臨困難：缺少量筒，體積V不好測量。突破思路：將石塊浸沒入水中，測出F浮，由F浮=水gv排=水gV石，求出V石。簡述步驟（參考）：用彈簧測力計測出石塊在空氣中的重力為G。將石塊浸沒入水中，測出它對彈簧測力計的拉力F拉。(F浮=GF拉)(2)物>水：“空心”漂浮法(如以牙膏皮為例)

3、器材：牙膏皮、量筒、水面臨困難：缺少天平或彈簧測力計，質(zhì)量m或重力G無法測出。突破思路：想辦法使其做成空心狀，使其漂浮在水面上，根據(jù)G物=F浮=水gV排，只要測出V排即可。簡述步驟（參考）：將牙膏皮浸沒在水中，用排水法測出其體積為V物。再將牙膏皮取出做成“空心”狀，使其漂浮在水面上，測出它排開水的體積V排(F浮=水gV排=G物)。(3)物<水：漂浮法(如以木塊為例)器材：量筒、水、木塊、細(xì)鐵絲。面臨困難：缺少天平或彈簧測力計，質(zhì)量m或重力G無法測出。突破思路：同上述第(2)種，使其漂浮在水面上，根據(jù)G物=F浮=水gV排，測出V排即可。簡述步驟（參考）：在量筒中裝入適量的水，用細(xì)鐵絲將木塊

4、壓入水中至其浸沒，用排水法測出V木。讓木塊自由漂浮在水面上，用量筒測它排開水的體積V排(F浮=水gV排=G物)。二、測定液體密度這類問題中，除了待測密度的液體外，一般還有密度已知的水、及一個能分別浸在水及待測液體中的固體。處理此類問題時，一般是將“被固體排開的那部分待測液體”確定為研究對象，此研究對象的質(zhì)量通常由阿基米德原理F浮= G 排液間接測得；其體積通常利用這部分體積與固體浸入液體中的體積相等這一關(guān)系得出?；舅悸罚翰挥汕蠼?，而用F浮=液gV排求液體的密度測量涉及到浮力時，往往除測量工具外，還會給定其他輔助工具，如水和固體，我們按給定固體的性質(zhì)可將液體類問題分為兩類(以測牛奶密度為例)：

5、(1)若給定固體為石塊等(物>水且物>液)(下沉)：稱重法。器材：彈簧測力計、牛奶、水、燒杯(不帶刻度)、石塊和細(xì)線。面臨困難：缺少量筒，體積不好測量。突破思路：當(dāng)物體浸沒入水中和待測液中時，有：水中受到浮力：F浮=水gV排=水gV物。待測液體中受到的浮力：F浮=液gV排=液gV物，簡述步驟（參考）(大概)：用稱重法測出石塊浸沒在水中所受浮力F浮=水gV物。用稱重法測出石塊浸沒在牛奶中所受浮力F浮=牛奶gV物。 (2)若給定固體為木塊等(物<水，物<液)(漂浮)：漂浮法。器材：量筒、水、牛奶、木塊。面臨困難：缺少天平或彈簧測力計，質(zhì)量m或重力G不好測。突破思路：由于木塊

6、放入水中或牛奶中都會漂浮，浮力都等于重力，受密度計原理啟發(fā)，將木塊當(dāng)成一支密度計來使用。簡述步驟（參考）：將木塊放入水中，使其漂浮，測出排開水的體積V排。再將木塊放入牛奶中，使其漂浮，用量筒測出排開牛奶體積V排。由于浮力都等于木塊重力，F(xiàn)水浮=F牛奶浮，水gV排=牛奶gV排， 第二部分 鞏固練習(xí)1.葉子姐姐有一只舉玉手鐲，她想知道手鐲的密度?，F(xiàn)在給你一個水槽和足量的水、細(xì)線、刻度尺、一個正方體衣塊。 (1)推導(dǎo)出測玉手鐲密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式； (2)說明測量步驟。 (配圖說明)2.某校地質(zhì)小組的同學(xué)們，需測量一種礦石的密度?，F(xiàn)有器材：小礦石塊、天平(含砝碼)、一個燒杯、足量的水、細(xì)線。請你利用上述

7、器材幫助他們設(shè)計出兩種測量該礦石密度的實(shí)驗方案。(1)寫出其中一種方案的實(shí)驗步驟及礦石密度的表達(dá)式(用測量量和已知量表示)(2)簡述另一種方案的步驟；(3)對兩種方案的可操作性或誤差進(jìn)行簡單評估，寫出一條即可。3.暑假時爸爸給小娜帶回來一個椰子，小娜感覺椰汁十分可口，她想這椰汁與她所喝的飲料椰汁密度是否相同呢?于是，她找來了兩個量筒、足夠的水、盆、剪刀、一個空的椰汁飲料盒和記號筆，測出了椰汁的密度。實(shí)驗過程如下，請你幫她補(bǔ)充完整。 用剪刀將飲料盒的上端剪開，裝入適量的椰汁，放入水盆中使其豎直漂浮，并用記號筆在盒上作融水麗位置的標(biāo)記。 將盒中的椰汁全部倒人量筒，測出其體積為V1。 向盒中裝水，放

8、入水盆中使其豎直漂浮，調(diào)節(jié)盒中水的質(zhì)量直到盆中水面 椰汁密度的表達(dá)式為：椰汁=(用物理量的符號表示)。4.小陽與實(shí)踐小組成員利用假期到水庫清理水面垃圾，發(fā)現(xiàn)水面有一形狀不規(guī)則且不吸水的小固體漂浮物，為研究該物體密度，小組同學(xué)找來了彈簧測力計、滑輪、塑料吸盤、細(xì)線等器材，進(jìn)行了如下實(shí)驗. (1)如圖甲所示，擦干該物體，靜止時讀出彈簧測力計的示數(shù)為F1， (2)如圖乙所示，小陽還應(yīng)，再讀出彈簧測力計的示數(shù)為F2， (3)則該物體的密度=。(已知水的密度為水，忽略繩重與摩擦) (4)為確保實(shí)驗成功，請你提出一條合理的建議：5.小剛同學(xué)想測出一個實(shí)心塑料球的密度，假是發(fā)現(xiàn)塑料球放在水中會漂浮在水面上，

9、無法測出它的體積。小剛設(shè)計了以下實(shí)驗步驟：A.用天平測量塑料球的質(zhì)量，天平平衡時如圖a所示。記錄塑料球質(zhì)量為m；B.把適量的水倒進(jìn)餐筒中如圖b所示，記錄此時水的體積為V1；C.用細(xì)線在塑料球下吊一個小鐵塊放入水中，靜止時如圖c所示，記錄此時量筒的示數(shù)為V2；D.把小鐵塊單獨(dú)放入水中靜止時如圖d所示，記錄此時量筒的為V3E.利用密度公式計算出結(jié)果。根據(jù)上述實(shí)驗過程，回答下列問題。(1)實(shí)驗中使用天平測出塑料球的質(zhì)量m=g，塑料球的體積V=cm3，計算如塑料球的密度=g/cm3。(2)實(shí)驗拓展：本實(shí)驗中若不用天平，只在B、C、D三個步驟中增加一個步驟也可以測出塑料球的密度。請你寫出這個操作步驟。根據(jù)你補(bǔ)充的步驟，寫出計算塑料球密度的表達(dá)式。(用字母表示，水的密度為水)6.下面是小芳為了“測量小鐵塊密度鐵”所設(shè)計實(shí)驗的部分方案。 實(shí)驗器材：彈簧測力計(分度值0.2N，量程05N)、小鐵塊(10cm3)、細(xì)線、燒杯、水.實(shí)驗步驟：測量前將彈簧測力計的指針對準(zhǔn)零刻度線； 將小鐵塊浸沒于水中，讀出彈簧測力計示數(shù)值F1； 從水中移出小鐵塊，讀出彈簧測力計的示數(shù)值F2； 再做一次實(shí)驗，將兩次測得的數(shù)據(jù)填人表中(略)； 用鐵=水F2/(F2一F1)計算出小鐵塊的密度。 按照實(shí)驗方案，小芳進(jìn)行了實(shí)驗，請你回答： (1)小鐵塊受到的浮力的表達(dá)式