专项03　利用浮力测密度 学案 2025年中考物理一轮复习考点探究（河北）

专项三　利用浮力测密度 类型一　只有弹簧测力计 方法 种类 实验原理图 表达式 只有弹簧测力计 固体 双提法 ρ水gV排=G0-F ρ物=ρ水 液体 三提法 G0=F1+ρ水gV排=F2+ρ液gV排 ρ液=ρ水 ❶某小组同学在做科学探究实验,如图所示: 　　　　 甲 乙 丙 a.将一个长方体物体(物体不吸水)挂在弹簧测力计下,物体的下表面刚好与水面接触,如图甲所示; b.移动弹簧测力计使物体向下移动4 cm,弹簧测力计的示数如图乙所示; c.继续移动弹簧测力计使物体再向下移动4 cm,物体刚好浸没水中,如图丙所示,此时弹簧测力计的示数为4 N。 (1)图乙中弹簧测力计的示数为　N。  (2)分析测量结果可知,在图丙中物体受到的浮力比在图乙中受到的浮力大　　　N,由此说明,物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积　　　　。  (3)图乙中液体对容器底的压力为F乙,图丙中液体对容器底的压力为F丙,则F乙F丙。 (4)该物体的密度为　　　　kg/m3。  ❷小红利用弹簧测力计、烧杯、石块、细绳和水(ρ水已知)测量酒精密度的过程如下: 　　　　 甲 乙 丙 (1)用细绳拴住石块,并用弹簧测力计测出石块重为G。 (2)将石块浸没在水中,并记录弹簧测力计的示数F1。 (3)  　 。 (4)计算酒精密度的表达式为ρ酒精=　 。  类型二　有量筒无天平 方法 种 类 实验原理图 表达式 有量 筒无 天平 固 体 A.一漂一压法 m物=ρ水(V2-V1) ρ物=ρ水 B.曹冲称象法 ρ球=ρ水 C.漂沉法 ρ物=ρ水 液 体 A.等浮力法 ρ液g(V4-V3)= ρ水g(V2-V1) ρ液=ρ水 B.曹冲称象法 ρ液=ρ水 ❸某实验小组测量矿石的密度。 　　　 图1 图2 图3 实验小组发现用量筒和空瓶也可以测出该矿石的密度。 (1)将空瓶放入盛有适量水的量筒内,稳定后水面位置为V1,如图1所示。 (2)将矿石放入瓶中,稳定后水面位置为V2,如图2所示。 (3)将矿石从瓶中取出放入量筒内,稳定后水面位置为V3,如图3所示。 由图1、2可得矿石的质量m=　　　　　,由图1、3可得矿石的体积,则矿石密度ρ=　　　　　。(两空均用已知量的字母表示,ρ水已知)  类型三　只有天平或电子秤 种 类 实验原理图 表达式 固 体 浮力法 F浮=m3g-m2g=ρ水gV排 ρ球=ρ水 ❹学校创新小组利用家里的电子秤、玻璃杯和水测量出小矿石的密度。 (1)将电子秤放在水平桌面上,测出矿石的质量为m0; (2)把一盛有适量水的玻璃杯放在电子秤上,记下此时电子秤的示数为m1; (3)用手提着系在细线下端的矿石使之缓慢浸没在水中(矿石没有碰触杯底且水未溢出),如图所示,记下此时电子秤的示数为m2。 则矿石浸没在水中时受到的浮力为F=　　 　　,矿石的密度为ρ矿=　　　　(已知水的密度为ρ水,用已知量和测量量表示)。  类型四　只有刻度尺 种 类 实验原理图 表达式 液 体 土密度计法 ρ水gh1=ρ液gh2 ρ液=ρ水 等压强法 ρ水gh2=ρ液gh1 ρ液=ρ水 固 体 浮力法 (S为水槽内部底面积) m球=ρ水(h2-h1)S ρ球=ρ水 ❺小明学了浮力知识后,用竹筷和细铁丝自制了一支密度计。用自制的密度计、玻璃杯、刻度尺、水来测定盐水的密度。实验步骤如下,请你按照小明的思路帮他完成实验。 (1)在竹筷的一端缠上适量细铁丝,制成土密度计; (2)用刻度尺测出竹筷的长度L; (3)把土密度计放入盛水的杯中,静止后用刻度尺测出水面上竹筷的长度h1; (4)把土密度计放入盛有盐水的杯中,静止后用刻度尺测出　　　　　　　　　　　。  则被测盐水的密度表达式ρ盐水=　　　　　。实验中主要应用的力学规律是　　　　　　　　(选填“阿基米德原理”“漂浮原理”或“液体的压强规律”)。  【详解答案】 1.(1)4.4　(2)0.4　有关　(3)<　 (4)6×103 解析:(1)弹簧测力计的分度值为0.2 N,读数为4.4 N;(2)图乙中弹簧测力计示数为4.4 N,继续移动弹簧测力计使物体再向下移动4 cm,物体刚好浸没水中,图丙中弹簧测力计示数为4 N,图乙到图丙浮力的增加量等于弹簧测力计示数的减少量,为4.4 N-4 N=0.4 N;图乙中,物体排开液体体积小于图丙中物体排开液体体积,所以,排开体积越大,浮力越大,物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关;(3)图丙中物体排开液体体积比图乙中的大,故图丙中的液面高度比图乙中的高,图丙液体的深度大于图乙的,液体密度相同,图丙中液体对容器底部的压强大于图乙,容器的底面积相同,所以F乙<F丙;(4)从图乙到图丙可知,当物体排开液体体积为物体体积一半时,浮力为0.4 N,所以当物体的下表面刚好与水面接触,未浸入水中时,物体的重力G=4.4 N+0.4 N=4.8 N;图丙中,F浮=G-F=4.8 N-4 N=0.8 N,物体全部浸没水中,物体体积V=V排==0.8×10-4 m3,物体的密度ρ===6×103 kg/m3。 2.(3)将石块浸没在酒精中,并记录弹簧测力计的示数F2　(4) 解析:(3)根据图甲、乙可得石块浸没在水中所受的浮力,然后将石块浸没在酒精中,读出测力计的示数,可得出在酒精中受到的浮力,所以图丙是将石块浸没在酒精中,并记录弹簧测力计的示数F2;(4)石块浸没在水中,根据阿基米德原理得F浮=ρ水gV排,根据受力平衡分析得F浮=G-F1,两式相等,解得V排=,浸没时V排=V石,则石块的体积V石=;石块浸没在酒精中时受到的浮力F浮'=ρ酒精gV排=ρ酒精gV石,根据受力平衡分析得F浮'=G-F2,两式相等,得酒精的密度:ρ酒精=。 3.ρ水(V2-V1)　 解析:将空瓶放入盛有适量水的量筒内,稳定后水面位置为V1;将矿石放入瓶中,稳定后水面位置为V2;空瓶和矿石处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件和阿基米德原理可知,漂浮时受到的浮力等于自身的重力,多排开的水的重力为矿石的重力,所以矿石的重力为G=ΔF浮=ρ水g(V2-V1),则矿石的质量为m==ρ水(V2-V1);将矿石从瓶中取出放入量筒内,稳定后水面位置为V3,则矿石的体积为V石=V3-V1,则矿石的密度ρ=。 4.(m2-m1)g　 解析:水和玻璃杯放在电子秤上示数为m1,则水和玻璃杯对电子秤的压力为F压==m1g;用手提着系在细线下端的矿石使之缓慢浸没在水中(矿石没有碰触杯底且水未溢出)时,矿石受到水竖直向上的浮力F,根据力的作用是相互的,矿石也给水一个竖直向下的压力F压',这两个力大小相等,为相互作用力,此时玻璃杯对电子秤的压力也随之增大为F压+F压'。而电子秤的示数为m2,换算为力F压″=m2g,如下关系成立:F压″=F压+F压';矿石浸没在水中时受到的浮力为F=F压'=F压″-F压=m2g-m1g=(m2-m1)g;矿石的体积为V矿=V排=;矿石的密度为ρ矿=。 5.(4)液面上竹筷的长度h2　ρ水 阿基米德原理 解析:(4)实验步骤:把土密度计放入盛有盐水的杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2;在水中时:F浮=ρ水gV排1=ρ水gS(L-h1);在盐水中时:F浮=ρ盐水gV排2=ρ盐水gS(L-h2);因为土密度计均为漂浮状态,此时浮力等于重力的大小,即浮力相等,所以ρ水gS(L-h1)=ρ盐水gS(L-h2),故盐水的密度ρ盐水=ρ水。 学科网（北京）股份有限公司 $$