内容正文:
专项6 浮力法测密度
类型利用弹簧测力计测密度
实验名称
测量固体的密度
测量液体的密度
实验器材
弹簧测力计、水、待测固体
弹簧测力计、密度较大的固体、水、待测液体
实验原理
ρ=
ρ=
实验思路
1.用弹簧测力计测出固体的重力G,根据m=计算出m;
2.用弹簧测力计测出固体浸没在水中受到的浮力F浮,根据V排=计算出V排,V物=V排
1.用弹簧测力计测出固体浸没在水中受到的浮力F浮1,根据V排=计算出V排;
2.用弹簧测力计测出固体浸没在待测液体中受到的浮力F浮2,根据ρ液=计算出ρ液
例1 小红去桂林象鼻山游玩时,捡到一块漂亮的小彩石。回到学校后,她应用所学的物理知识测量出这块小彩石的密度。实验操作如下:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
图1
(1)如图1-甲所示,用细线拴住小彩石,挂在弹簧测力计下,根据弹簧测力计的示数可知,小彩石的重力G=________N,质量m=__________kg。
(2)如图1-乙所示,将小彩石浸没在水中,弹簧测力计的示数F1=________N,小彩石所受的浮力 F浮=________N,体积V=__________m3。
(3)小彩石的密度ρ石=________kg/m3。
(4)小红将小彩石从水中拿出并擦干,用弹簧测力计拉住小彩石并将其浸没在盐水中,测得拉力为F2,则盐水的密度ρ盐水=__________。(用G、F1、F2和ρ水表示)
1.如图2所示,将同一金属块挂在弹簧测力计下,分别浸没在水和酒精两种液体中静止,甲图中弹簧测力计的示数F1=1.4 N,乙图中弹簧测力计的示数F2=1 N,则甲烧杯中所盛液体为________,金属块的密度为________kg/m3。(g取10 N/kg,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3)
图2
类型利用天平(电子秤)测密度
实验名称
测量固体的密度
测量液体的密度
实验器材
天平(电子秤)、水、待测固体
天平(电子秤)、密度较大的固体、水、待测液体
实验原理
ρ=
ρ=
实验思路
1.用天平测出固体的质量m;
2.用天平测出固体浸没在水中(不能碰到容器)时排开水的质量,进而求出水对固体的浮力F浮,根据V排=计算出V排,V物=V排
1.用天平测出固体浸没在水中(不能碰到容器)时排开水的质量,进而求出水对固体的浮力F浮1,根据V排=计算出V排;
2.用天平测出固体浸没在待测液体中(不能碰到容器)时排开液体的质量,进而求出液体对固体的浮力F浮2,根据ρ液=计算出ρ液
例2 小陶放学回家后,发现父亲购买的某轻质材料小工件(密度小于水),于是设计了如下实验测量其密度:
图3
(1)用天平测出工件的质量为m1。
(2)用天平测出装有适量水的烧杯质量为m2。
(3)不取下烧杯,用细线提起工件,并在工件下系上重物,
____________________,读出天平平衡时的示数为m3。
(4)不取下烧杯,用细线提起工件和重物,使其全部浸入水中,不碰触容器底和容器壁(如图3所示),读出天平平衡时的示数为m4。
(5)该工件的密度ρ=__________(用字母表示,水的密度用ρ水表示)。
例3 (2021北部湾节选)如图4所示,小华在测量某液体的密度,其操作步骤如下:
(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)。
图4
(2)将用细线系好的小物块(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)该液体密度的表达式ρ=__________。(已知水的密度为ρ水)
2.为纪念屈原,端午佳节会吃粽子、咸鸭蛋,赛龙舟等。小华同学拿着妈妈给他的咸鸭蛋,灵机一动,想利用家中的电子秤、玻璃杯、咸鸭蛋、水、细线、胶水和雄黄酒进行测密度的实验。
图5
(1)如图5-甲,他将装有适量水的玻璃杯放在电子秤上,测出其质量。
(2)用少量胶水把咸鸭蛋和细线粘在一起,进行了图5-乙、丙所示的操作,则咸鸭蛋的密度为__________g/cm3。
(3)小华把咸鸭蛋从玻璃杯中取出并擦干表面的水后,将杯中的水全部倒出,擦干玻璃杯,再倒入适量雄黄酒进行了图5-丁所示的操作;取出咸鸭蛋后,如图戊所示。根据实验数据可知,雄黄酒的密度为__________g/cm3。
(4)若按照图5中甲、乙、丁、戊的顺序进行实验,则(3)问中所测得雄黄酒的密度__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
类型利用量筒测密度
实验名称
测量固体的密度
测量液体的密度
实验器材
量筒、水、待测固体(密度比水小)
量筒、密度较小的固体、水、待测液体
实验原理
ρ=
ρ=
实验思路
一漂一没(漂是测质量,没是测体积)
1.固体漂浮在水中时F浮=G,用量筒测出固体漂浮时排开水的体积,计算出质量m;
2.让固体浸没(如针压法),用量筒测出固体的体积V
双漂法(第一次漂为计算重力,第二次漂为测V排)
1.用量筒测出固体漂浮时排开水的体积V排水,计算出固体受到水的浮力,即固体的重力;
2.再测出固体漂浮时排开液体的体积V排液,固体所受浮力等于物重,根据ρ=计算出ρ液
例4 某小组尝试测量一物块的密度,如图6所示,他们做了如下的实验:(ρ水已知,以下均用物理量符号表示)
图6
(1)向量筒内倒入适量的水,记下水的体积V1。
(2)将物块轻轻放入量筒内,稳定后水面上升至V2,则物块排开水的体积为__________,物块的质量为__________。
(3)用细钢针按压物块使其浸没在水中,稳定后水面上升至V3,则物块的体积为__________。
(4)物块的密度ρ=__________。
例5 小曼利用物块、细线、量筒和适量的水测量某未知液体的密度,图7是小曼测量过程的示意图。已知水的密度为1×103 kg/m3,g取10 N/kg。实验过程如下:
图7
①将适量的水倒入量筒中,如图甲所示,记录量筒中水的体积,为__________mL;
②将物块置于量筒内的水中,如图乙所示,量筒中水面对应的示数为66 mL;
③将待测液体倒入另一量筒中,如图丙所示,记录量筒中待测液体的体积;
④将物块擦干后,置于量筒内的待测液体中,如图丁所示,量筒中液面对应的示数为70 mL。
由以上实验可知:
(1)物块在水中所受的浮力为________N,物块在待测液体中所受的浮力为________N。
(2)待测液体的密度为________kg/m3。
3.小明想用量筒和水测量一个实心金属块的密度,但金属块太大,放不进量筒。在老师的指导下,小明增加了细线、小空桶、溢水杯、小烧杯,设计了如下实验:
图8
①让空桶漂浮在盛满水的溢水杯中,如图8-甲;
②将金属块浸没在水中,如图8-乙;
③将小烧杯里的水全部倒入量筒中,如图8-丙;
④从水中取出金属块,然后将金属块放入小空桶,小空桶仍漂浮在水面,如图8-丁;
⑤将量筒里的水倒掉,然后将小烧杯里的水全部倒入量筒中,如图8-戊。
请回答下列问题:
(1)被测金属块的密度是__________g/cm3。
(2)在实验步骤④中,将沾有水的金属块放入小空桶,则测出金属块的密度将__________。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
类型利用刻度尺测密度
实验名称
测量固体的密度
测量液体的密度
实验器材
刻度尺、水、待测的柱形固体(密度比水小)
刻度尺、密度较小的柱形固体、水、待测液体
实验原理
ρ=
ρ=
实验思路
1.用刻度尺测出柱形固体的高,设固体的底面积为S,即可表示出固体的体积V;
2.利用固体漂浮在水中时浮力等于重力,只需测出固体浸入水中的深度,即可求出固体漂浮时排开水的体积,从而计算出质量m
双漂法(第一次漂为计算固体重力,第二次漂为测量V排)
1.用刻度尺测出固体漂浮时浸入水中的深度,即可计算出排开水的体积(固体底面积设为S),计算出固体受到水的浮力,即固体的重力;
2.再测出固体漂浮时浸入液体中的深度,计算出排开液体的体积,固体所受浮力等于物重,根据ρ=计算出ρ液
例6 如图9所示,小明利用刻度尺和一块不吸水的木块测量木块和未知液体的密度,设木块的底面积为S,则木块的体积V__________,质量m=__________,密度ρ木=__________,未知液体的密度ρ液=__________。(均用题中所给的字母和ρ水表示)
图9
4.小欧用物体A、细长针和刻度尺,用图10所示的实验步骤测量牛奶的密度。(已知物体A的密度为ρA)
图10
(1)用刻度尺量出圆柱形容器中牛奶的深度为h1。
(2)将物体A放入容器中,物体A漂浮,用刻度尺量出此时牛奶的深度为h2。
(3)用细长针将物体A压至浸没在牛奶中,用刻度尺量出此时牛奶的深度为h3。
(4)牛奶的密度ρ牛奶=__________(用题中所给的物理量符号表示)。
5.小华利用形状规则且透明的水槽、细线、刻度尺、一个边长为10 cm且不吸水的正方体物块和足量的水等器材测出了鹅卵石的密度,其测量方法如下:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
图11
A.如图11-甲所示,小华将物块放入水平桌面上的水槽中,静止时用刻度尺测出物块露出水面的高度为6 cm;
B.如图11-乙所示,将鹅卵石轻放在物块上,静止时用刻度尺测出物块露出水面的高度为2.4 cm;
C.如图11-丙所示,用细线将鹅卵石系在物块下方,然后放入水中,静止时用刻度尺测出物块露出水面的高度为3.6 cm。
(1)由实验过程可知,鹅卵石的质量m=________g,鹅卵石的体积V=________cm3,鹅卵石的密度ρ=________kg/m3。
(2)若先进行步骤C,再进行步骤B,放在物块上的鹅卵石会沾有水,这________(选填“会”或“不会”)对实验结果产生影响。
专项6 浮力法测密度
例1 (1)3.6 0.36 (2)2.4 1.2 1.2×10-4
(3)3×103 (4)
变式训练 1.酒精 1.5×103
例2 (3)仅使重物浸没在水中(不碰到容器底和容器壁)
(5)
例3 (4)
变式训练 2.(2)1.1 (3)0.85 (4)偏大
例4 (2)V2-V1 ρ水(V2-V1)
(3)V3-V1 (4)
例5 ①50 (1)0.16 0.16 (2)0.8×103
变式训练 3.(1)4 (2)不变
例6 Sh1 ρ水S(h1-h2)
变式训练 4.(4)
5.(1)360 120 3×103 (2)会
学科网(北京)股份有限公司
$$