彈簧測(cè)力計(jì)改裝成測(cè)液體密度的密度計(jì)

1、如圖為彈簧測(cè)力計(jì)的刻度盤，給你一塊恰好為4N的合金塊，現(xiàn)要將此彈簧測(cè)力計(jì)改裝成測(cè)液體密度的密度計(jì)，請(qǐng)你選擇合適的器材完成要求：（1）列出還需要的器材；（2）寫出實(shí)驗(yàn)的步驟和測(cè)量的物理量；（3）說明0刻度、最大刻度的位置和大小，以及測(cè)液體密度的注意點(diǎn)本題考查利用浮力知識(shí)測(cè)量液體的密度，解答的關(guān)鍵是物體浸沒在水中和浸沒在另一液體中時(shí)排開的體積相等，利用這個(gè)關(guān)系列出關(guān)系式，進(jìn)行化簡(jiǎn)，找出液體密度的表達(dá)式【解析】用細(xì)線將鐵塊系好，掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)G；再分別讀出合金塊浸沒在水中和浸沒在某種液體中時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F、F，算出石塊在水中和某種液體中受到的浮力F浮=G-F、F浮=G-F由阿基米

2、德原理F浮=G排=液gV排可知，G-F=水gV排水，V排水=G-F=液gV排液，V排液=浸沒，V排水=V排液=液=水故答案為：（1）器材：燒杯和足量的水（2）步驟：用細(xì)線將鐵塊系好，掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)G；再分別讀出合金塊浸沒在水中和浸沒在某種液體中時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F、F；計(jì)算出液體的密度：液=水（3）若合金塊浸沒在密度為的液體中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，則：4-F=水gV物4-F=gV物=水當(dāng)F=4N時(shí)，=0；0刻度在4N處當(dāng)F=0N時(shí)，最大；最大刻度在0N處，且最大值為水使用這個(gè)改裝的密度計(jì)測(cè)液體密度時(shí)，合金塊必須掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，并浸沒在待測(cè)液體中，不能觸及容器的底和側(cè)壁小明準(zhǔn)

3、備將彈簧測(cè)力計(jì)改裝成一個(gè)液體密度計(jì)，即能從彈簧測(cè)力計(jì)上指針?biāo)肝恢米x出所測(cè)液體的密度值(1)為了使利用該密度計(jì)測(cè)出液體的密度，還應(yīng)選擇什么器材？(2)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意什么？(3)在如圖彈簧測(cè)力計(jì)旁標(biāo)明所測(cè)液體密度的最大值和零值位置，并說明確定的理由例3：（2001青島）老師給小麗同學(xué)如下器材：一只100ml的燒杯，一只彈簧測(cè)力計(jì)，一些細(xì)線，讓小麗將它們改裝成能夠直接測(cè)液體密度的裝置，小麗犯難了，請(qǐng)你幫她設(shè)計(jì)一下吧，請(qǐng)寫出改裝后的結(jié)構(gòu)，刻度盤的改造過程及使用方法。導(dǎo)引：本題是一道探索設(shè)計(jì)類的研究性試題，要求學(xué)生能利用現(xiàn)有器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，來測(cè)定液體密度。如何將測(cè)量力的彈簧測(cè)力計(jì)轉(zhuǎn)換成測(cè)定密度的裝

4、置，這需要將浮力和密度等知識(shí)綜合運(yùn)用，同時(shí)將彈簧測(cè)力計(jì)的刻度盤轉(zhuǎn)化成密度計(jì)的刻度盤。解：（1）結(jié)構(gòu)：如圖，將燒杯用繩掛在彈簧測(cè)力計(jì)下端。（2）刻度盤改造：將重力刻度盤平移。將掛空燒杯時(shí)的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)規(guī)定為0N，其余刻度依次向下平移，找到這時(shí)的（不是彈簧測(cè)力計(jì)原來標(biāo)注的）1N，2N，3N及0.1N，0.2N，0.3N，0.4N等刻度。標(biāo)出密度刻度值。因?yàn)?m/v=G/gv=G/(10N/kg10010-4m3)=G/10-3=10-3G根據(jù)上述關(guān)系，找到與重力刻度相對(duì)應(yīng)的密度，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：當(dāng)G=0N時(shí)，=0；G=1N，=1.0103kg/m3，G=2N，=2.0103kg/m3G=0.1N

5、時(shí)，=0.1103kg/m3，G=0.2N時(shí)，=0.2103kg/m3(3)使用：在測(cè)液體密度時(shí)，將液體注滿燒杯（100ml），就可以從密度刻度盤上直接讀出它的密度值。點(diǎn)精：本題是研究性試題中探究設(shè)計(jì)題型，它涉及到學(xué)生的浮力知識(shí)，密度知識(shí)，還涉及到學(xué)生的發(fā)散性思維以及技術(shù)創(chuàng)新，它有利于學(xué)生探究設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)，也有利于學(xué)生技術(shù)設(shè)計(jì)能力的提高，促進(jìn)了學(xué)生物理知識(shí)的應(yīng)用能力。誤區(qū)分析：學(xué)生的失誤主要不能讀懂題目，不會(huì)將力學(xué)中的力的測(cè)量轉(zhuǎn)化為密度的測(cè)定。這主要的原因是學(xué)生不會(huì)將刻度的零點(diǎn)進(jìn)行平移，同時(shí)靈活運(yùn)用密度公式進(jìn)行密度的大小的表達(dá)。解決的方法是學(xué)生對(duì)=m/v=G/gv公式的變換要熟練掌握。課外小組

6、將塑料小桶中分別裝滿已知密度的四種不同液體后，用彈簧測(cè)力計(jì)稱它們的重，記錄了下表數(shù)據(jù)液體密度(g/cm3)0.81.01.21.4彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)(N)1.61.82.02.2(1)通過分析此表，小紅同學(xué)發(fā)現(xiàn)液體密度與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之間有一定規(guī)律，能正確反映這一規(guī)律的圖象是下列的_(選填 A、B 或C )(2)若小桶中盛滿密度未知的液體時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為2.3N，小紅推算出了該液體的密度_kg/m3(3)小亮根據(jù)小紅的發(fā)現(xiàn)，將實(shí)驗(yàn)中所用的彈簧測(cè)力計(jì)和小桶改裝成了一個(gè)液體密度計(jì)使用時(shí)，只需將小桶中裝滿待測(cè)液體就可從彈簧測(cè)力計(jì)指針指示的位置直接讀出液體的密度請(qǐng)你幫他在下圖中把液體密度計(jì)的零刻度線和

7、最大刻度線向右延長(zhǎng)并標(biāo)出相應(yīng)的刻度值：、B1.5103解析：（1）由于小桶有重力，所以小桶中沒有東西時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)也有示數(shù)，故可以確定選項(xiàng)；（2）分析表格知，每組彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和液體密度在數(shù)值上都相差0.8，可通過這一規(guī)律總結(jié)出它們的函數(shù)關(guān)系，=F-0.8，所以將2.3N代入即可求出該液體的密度（3）由表中數(shù)據(jù)可知，零刻度=0g/cm3，F(xiàn)=0.8N；最大刻度線，即彈簧測(cè)力計(jì)的最大量程處，即F=5N，此時(shí)=5-0.8=4.2g/cm3解：（1）由于小桶有重力，所以小桶中沒有東西時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)也有示數(shù)，所以選項(xiàng)B符合，故選B；（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)總結(jié)出的函數(shù)關(guān)系=F-0.8，將F=2.3N代入得=2

8、.3-0.8=1.5g/cm3=1.5103kg/m3，（3）刻度尺中0.8N刻度延長(zhǎng)標(biāo)記為0g/cm3，5N刻度延長(zhǎng)標(biāo)記為4.2g/cm3，如下圖：某同學(xué)在課外研究液體密度時(shí)，在一個(gè)塑料小桶內(nèi)分別裝滿了已知密度的四種不同液體，用彈簧測(cè)力計(jì)分別稱出它們的總重并把數(shù)據(jù)填在表格中(g取10N/kg)液體密度/(103kg/m3)0.81.01.21.4測(cè)力計(jì)示數(shù)F/(N)1.61.82.02.2(1)請(qǐng)你根據(jù)表中數(shù)據(jù)規(guī)律推測(cè)一下若液體密度為l.6103kg/m3則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)應(yīng)為_N，該塑料筒的重力為_N，塑料筒容積_cm3(2)函數(shù)關(guān)系深刻地反映了物理量之間的本質(zhì)關(guān)系，請(qǐng)你試寫出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)

9、F(N)與液體密度(kg/m3)數(shù)值之間函數(shù)表達(dá)式_答案答案：（1）2.4，0.8，100；（2）F=0.8N+10-3Nm3kg-1解析：分析：（1）觀察表中液體密度每次變化的差和測(cè)力計(jì)示數(shù)每次變化的差，找出其中的規(guī)律，再推斷若液體密度為l.6103kg/m3時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)同樣可以推斷，當(dāng)液體的密度為0，即小桶中沒有液體時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)，就是小桶的重力有了小桶的重力，選取表中的數(shù)值，就可以算出小桶的容積了；（2）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減去小桶的重就是桶中液體的重，再利用G=mg可表示出其質(zhì)量，再將小桶的容積代入密度的公式，即可最終得出F與數(shù)值之間的函數(shù)表達(dá)式解答：解：（1）分析表中數(shù)據(jù)可知，液體

10、密度的數(shù)值每增加0.2，測(cè)力計(jì)示數(shù)的數(shù)值也增加0.2，故當(dāng)液體密度為l.6103kg/m3時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)為2.4N；同樣的道理，與F的數(shù)值也按這一比例減小，當(dāng)減小為0，即塑料桶中沒有液體時(shí)，小桶的重力為0.8N；將小桶的重力代入表格中的第一組數(shù)據(jù)中計(jì)算得V=10-4m3=100cm3；（2）由密度公式得=，則F=G桶+gV=0.8N+10N/kg10-4m3=0.8N+10-3Nm3kg-1小明學(xué)習(xí)了浮力的知識(shí)后，找來一個(gè)量程足夠大的彈簧測(cè)力計(jì)和一個(gè)鐵塊他猜想：若用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛起這個(gè)鐵塊，再將鐵塊浸沒在密度不同的液體中，彈簧測(cè)力計(jì)就會(huì)有不同的讀數(shù)，在測(cè)力計(jì)上可對(duì)應(yīng)標(biāo)出液體的密度值，這樣就

11、可以利用他手中的彈簧測(cè)力計(jì)和鐵塊制作一個(gè)測(cè)定液體密度的密度計(jì)(鐵=7.9103kg/m3)(1)如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)吊著鐵塊在空中靜止不動(dòng)，推證彈簧測(cè)力計(jì)所受拉力等于鐵塊的重力(2)他在空氣中稱得此鐵塊的重力為7.9N，則該鐵塊的體積是多大？(3)當(dāng)利用該密度計(jì)測(cè)某液體密度時(shí)，指針在6.9N的位置，則該液體的密度為多大？答案答案：解：（1）設(shè)物體受到測(cè)力計(jì)向上的拉力為T，測(cè)力計(jì)受到物體向下的拉力為F（即彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)），物體重力為G物體靜止，物體受到的重力和拉力是一對(duì)平衡力，T=G，又T與F是相互作用力，T=F；F=G（2）G=mg=gV，V=110-4m3；（3）F浮=G-F=7.9N-

12、6.9N=1N，F(xiàn)浮=液V排g=液Vg液=1103kg/m3答：（1）證明過程如上；（2）該鐵塊的體積是110-4m3；（3）該液體的密度為1103kg/m3解析：（1）物體靜止，物體受到的重力和拉力為平衡力，而拉力和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)（物體給彈簧的力）是相互作用力，據(jù)此推導(dǎo)F與G的關(guān)系；（2）知道鐵塊重G，利用G=mg=vg求鐵塊的體積；（3）知道金屬塊浸沒液體中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，利用稱重法求金屬塊受到的浮力，再根據(jù)阿基米德原理求液體的密度某課外興趣活動(dòng)小組，將塑料小桶中分別裝滿已知密度的四種不同液體后，用彈簧秤稱它們的重力，數(shù)據(jù)如下表：液體的密度（g/cm3）0.81.01.21.4彈簧秤的

13、示數(shù)（N）1.41.61.82.0（1）分析此表，小紅同學(xué)發(fā)現(xiàn)液體的密度與彈簧秤之間有一定的規(guī)律，下圖中能正確反映這一規(guī)律的圖象是B（2）若小桶中盛滿某種密度未知的某種液體時(shí)，彈簧秤的示數(shù)是2.3N，小紅推算出了該液體的密度是1.7103kg/m3；（3）小亮同學(xué)根據(jù)小紅的發(fā)現(xiàn)，將實(shí)驗(yàn)時(shí)用的彈簧秤和小桶改裝成了一個(gè)液體密度計(jì)，使用時(shí)只要在小桶內(nèi)裝滿待測(cè)液體，就可從彈簧秤指針指示的位置直接讀出液體的密度，請(qǐng)你幫他在圖中把液體密度計(jì)的零刻線和最大刻度線向右延長(zhǎng)，并標(biāo)出相應(yīng)的刻度值本題難度：一般題型：填空題|來源：網(wǎng)絡(luò)2分析與解答揭秘難題真相，上天天練！習(xí)題“某課外興趣活動(dòng)小組，將塑料小桶中分別裝滿

14、已知密度的四種不同液體后，用彈簧秤稱它們的重力，數(shù)據(jù)如下表： 0.81.01.21.4彈簧秤的示數(shù)（N）1.41.61.82.0.”的分析與解答如下所示：分析（1）從表中數(shù)據(jù)可以看出，彈簧秤的示數(shù)隨著液體密度的增大而增大，但值得注意的是，小桶本身有一定的重力，因此，這是判斷圖象時(shí)的關(guān)鍵；（2）通過分析歸納出彈簧秤示數(shù)隨液體密度變化的規(guī)律，求出小桶的重，便可推斷出當(dāng)彈簧秤示數(shù)為任意值時(shí)，液體密度的大小了；（3）明確小桶的重，便可確定彈簧秤的零刻度線位置，再利用表達(dá)式求出當(dāng)彈簧秤示數(shù)為5N時(shí)液體的密度，即可進(jìn)行標(biāo)注解答解：（1）分析表中數(shù)據(jù)可知，彈簧秤的示數(shù)隨著液體密度的增大而增大，同時(shí)因?yàn)樾⊥白陨碇亓Φ淖饔茫援?dāng)液體密度為0時(shí)，拉力F仍有一定示數(shù)，圖B符合要求；（2）通過分析表中數(shù)據(jù)間的數(shù)量關(guān)系可以看出，1.4-0.8=0.6，1.6-1.0=0.6，故可得出液體密度與彈簧秤拉力的數(shù)學(xué)表達(dá)式為=F-0.6，則當(dāng)彈簧秤示數(shù)為2.3N時(shí)，液體的密度=F-0.6=2.3-0.6=1.7（g/cm3）=1.7103（kg/m3）；（3）根據(jù)上述分析可知，小桶的重力為0.6N，故彈簧秤的零刻線應(yīng)從0.6N開始；又因?yàn)閺椈沙拥淖畲蠓Q量為5N，故=F-0.6=5-0.6=4.4（g/cm3）