内容正文:
第十章 浮力
能力微专题2 利用浮力法测密度
一、利用浮力测固体密度的三种方法
图示 方法
一漂一沉法
测橡皮泥密度 “一漂”得质量:G泥=F浮=ρ水g(V2-V1)
m泥==ρ水(V2-V1)
“一沉”得体积:V泥=V3-V1
橡皮泥密度表达式:ρ泥==ρ水
2
图示 方法
双提法
测石块密度(ρ物>ρ液) “一提”得质量:m石=
“二提”得体积:F浮=G石-F拉
V石=V排==
石块密度表达式:ρ石=ρ水
图示 方法
三称法 (1)用天平称出待测固体的质量m1;
(2)用天平称出烧杯和水的总质量m2;
(3)用细线吊着待测固体使其浸没在天平上烧杯内的水中,不接触烧杯内壁和底部,总示数为m3
则待测固体密度表达式:ρ固=
先用弹簧测力计测出金属块在空气中所受的重力,再将金属块浸没在水中,测力计示数如图,则金属块的密度是 4×103 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
4×103
核心方法 根据称重法F浮=G-F拉求出金属块浸没在水中受到的浮力,利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求金属块的体积,根据G=mg求出金属块的质量,再根据ρ=求出金属块的密度。
在学完浮力的知识后,小明利用刻度尺、塑料碗、大烧杯等器材,来测量一个金属球的密度,测量过程如下:
(1)在烧杯内放入适量水,再将塑料碗轻轻放入水中,如图甲所示,测出此时烧杯内水的深度为h1,此时塑料碗受到的浮力 等于 碗的重力;
等于
(2)将金属球放在塑料碗中,放入球后的状态如图乙所示,测出此时烧杯内水的深度为h2,再将塑料碗中的金属球轻轻放入烧杯中,如图丙所示,测出此时烧杯内水的深度为h3;
(3)该金属球的密度ρ= (用h1、h2、h3和ρ水表示);
(4)如果在实验中,小明是按照图甲、丙、乙的顺序操作,则测出金属球的密度值将 大于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)实际值。
大于
二、利用浮力测液体密度的三种方法
图示 方法
三提法
测液体密度(ρ物>ρ液) F水浮=G石-F1拉=ρ水gV石
F液浮=G石-F2拉=ρ液gV石
液体密度表达式:ρ液=ρ水
图示 方法
双漂法测液体密度 (1)量筒中倒入适量水,体积为V1;
(2)轻质物体漂浮在量筒的水里,水面到达的刻度为V2;
(3)量筒中倒入待测液体,体积为V3;
(4)把轻质物体漂浮在量筒中的液体里,液面到达的刻度为V4
则待测液体密度:ρ=ρ水
图示 方法
四称法测液体密度 (1)用调好的天平测出盛有适量水的烧杯的总质量为m1;
(2)用细线拴着一个小球,将其浸没在烧杯内的水中不触碰烧杯的底和壁,天平平衡后,此时天平的测量值为m2;
(3)接着用天平测出盛有适量待测液体的烧杯的总质量为m3;
(4)再用细线拴着擦干后的同一个小球浸没在烧杯内的液体中,不触碰烧杯的底和壁,天平平衡后的总质量为m4
则待测液体的密度:ρ=ρ水
小华查阅资料和深入思考后,找到了测量液体密度更精确简便的方法,操作如下:
(1)如图甲、乙所示,把适量待测液体和水分别倒入两容器中并将两容器置于两电子秤上,再将两电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零);
(2)将系好细线的小物块(不吸收液体)缓慢浸没到待测液体中保持静止(未触底),液体未溢出,如图丙所示,记下电子秤的示数m1;
(3)将小物块取出,擦干后再缓慢浸没到水中保持静止(未触底),水未溢出,如图丁所示,记下电子秤的示数m2;
(4)则该液体密度的表达式ρ= 。(已知水的密度为ρ水)
核心方法 因为将两电子秤示数清零,所以根据题意可知m1为小物块排开液体的质量,m2为小物块排开水的质量,物块浸没在液体中和浸没在水中的体积相等都等于物块的体积,根据水的密度求出物块排开水的体积即物块排开液体的体积,再根据密度公式ρ=求出液体的密度。
第一步:如图甲所示,用弹簧测力计测量合金块所受的重力,其示数为4 N;
某物理兴趣小组探究在不使用天平、量筒的情况下测量合金块和液体密度的方法,并进行了以下实验:
第二步:如图乙所示,将该合金块浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为3 N;
第三步:将该合金块从水中取出并擦干,再浸没到如图丙所示的待测液体中,静止时弹簧测力计示数如图丁所示。
根据以上实验,请回答下列问题:
(1)使用弹簧测力计测量前,应观察它的指针是否 指到零刻度 ,若没有,则进行调整;
(2)该合金块浸没在水中时受到的浮力为 1 N;
(3)该合金块的密度为 4×103 kg/m3;
(4)图丁中弹簧测力计读数是 3.2 N,待测液体的密度是 0.8×103 kg/m3。
指到零刻度
1
4×103
3.2
0.8×103
$$