内容正文:
第十章 浮力
专题四 与浮力有关的测密度的方法
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称重法测浮力及密度
1. [科学探究]如图所示,小明利用弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯、适量的水和煤油,对浸在液体中的金属块所受的浮力进行了探究.(g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
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(1)分析图A、B可知,金属块浸没在水中时所受的浮力为 N;若此时剪断细绳,该金属块在水中将 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”).
(2)分析图B、C可知,浮力的大小跟 有关.
1
下沉
排开液体的密度
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(3)图D是小明根据实验数据所绘制的图像,能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离h关系的图像为 (选填“a”或“b”).
(4)小明根据图中的实验数据求出:金属块的密度为 kg/m3,煤油的密度为 kg/m3.
a
2.7×103
0.8×103
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“一浮一沉”法测密度
2. 测小瓷杯的密度.
(1)如图所示,在量筒内放入适量的水,液面刻度为V1.
(2)将小瓷杯浸没于水中,液面刻度为V2.
(3)捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒,使其浮于水面(水未损失),液面刻度为V3.
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(4)小瓷杯密度的表达式为ρ= (用V1、V2、V3和ρ水表示).
(5)实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净,则所测结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
ρ水
不变
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3. 小明生日,爸爸送给他一个精美的釉面实心陶瓷公仔——“黄飞鸿醒狮”(图甲).小明想测量它的密度,但家中没有天平和量筒,只找到了圆柱形容器和足量的水(密度为ρ水)、刻度尺、三角板、充满空气的庆祝生日的小气球(图乙)、细线等,他利用这些器材设计了实验,步骤如下.
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①用图丙中 (填字母)方法测量圆柱形容器的内径,由此求得其内装液体的横截面积S;
C
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②如图丁所示,往容器内加入适量的水,测出此时容器内水的深h1;
③如图戊所示,用细线将不吸水的公仔和气球连在一起,并将公仔沉没水中,测出此时容器内水的深度h2;
④如图己所示,松手后,公仔和气球(气球质量为m0)漂浮在水中,测出此时容器内水的深度h3;
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完成下列填空(选用h1、h2、h3、m0、S和ρ水已知量表示以下物理量):
(1)陶瓷公仔的体积为V= .
(2)陶瓷公仔的质量为m= .
(3)陶瓷公仔密度的表达式为ρ= .
S(h2-h1)
S(h3-h1)ρ水-m0
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【拓展创新】
(4)在可以放入陶瓷公仔和气球的情况下,应选用直径 (选填“较大”或“较小”)的容器,理由是
.
较小
水面升高明显,测量水的深
度h准确,减小实验误差
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密度计等浮力法测密度
4. 小华利用吸管、铁丝、石蜡等物品自制了一支密度计,将自制密度计放到水中的情景如图甲所示,测得浸入的长度为H,放到另一液体中的情景如图乙所示,测得浸入的长度为h,用ρ水、ρ液分别表示水和液体的密度,则甲、乙两图中密度计所受浮力的大小F甲 F乙(选填“>”“<”或“=”),ρ液= (用ρ水、H、h表示).
=
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【解析】由于自制密度计在甲、乙两题图中均漂浮,所以F甲=F乙=G;设自制密度计的底面积为S,根据阿基米德原理可得ρ水gSH=
ρ液gSh,解得ρ液=.
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称密度
5. (2024·深圳福田区月考改编)小明用电子秤、水、柱状烧杯、紫砂壶盖、轻质细线等器材探究密度和浮力相关内容.其中柱状烧杯的质量为100 g,其底面积为50 cm2,实验操作如图所示.(g取10 N/kg,
ρ水=1.0×103 kg/m3)
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A. 用电子秤称出紫砂壶盖的质量m1,如图A所示;
B. 在烧杯中加入适量的水,称出烧杯和水的质量m2,如图B所示;
C. 用轻质细线系住壶盖,部分浸入烧杯的水中,电子秤示数为m3,如图C所示;
D. 将壶盖全部浸入烧杯的水中,电子秤示数为m4,如图D所示.
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(1)比较 两图可以探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系.
CD
(2)根据实验数据可知:壶盖浸没在水中时所受的浮力大小为 N,所测壶盖的密度为 g/cm3.
0.2
3
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6. [科学探究]小晴在沙滩上捡到一小块鹅卵石,想用学过的浮力知识测量它的密度,于是把它拿到了实验室.
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(1)她设计了用弹簧测力计、烧杯、水和细线测量的方案如下:
a.用细线将鹅卵石系在弹簧测力计下,如图甲所示,测出鹅卵石的重力,记为G;
b.在烧杯内装入适量的水,并用弹簧测力计提着鹅卵石,使它浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F;
c.鹅卵石密度的表达式为ρ石= (用G、F和ρ水表示).
ρ水
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(2)她又重新设计了用天平、烧杯、水、细线测量鹅卵石密度的方案,并进行了测量.
a.将天平放在水平台上,把游码放到标尺 处,当指针静止时如图乙所示,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到横梁平衡;
b.用天平测量鹅卵石的质量,天平平衡时,砝
码的质量和游码的位置如图丙所示,则鹅卵石
的质量为 g;
左端的零刻度线
右
18.4
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c.在烧杯内装入适量的水,用天平测得烧杯和水的总质量为60 g;
d.如图丁所示,使烧杯仍在天平左盘,用细线系着鹅卵石,并使其悬在烧杯里的水中,当天平平衡时,天平的示数为68.8 g,则鹅卵石的体积为 cm3,鹅卵石的密度为 g/cm3.(结果保留一位小数,ρ水=1.0×103 kg/m3)
8.8
2.1
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