10.4 跨学科实践:制作微型密度计(4个知识点+1个方法技巧+2大题型+分层训练)-2024-2025学年八年级下册物理同步题型分类讲与练(人教版2024)
2025-06-03
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2份
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51页
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第4节 跨学科实践:制作微型密度计 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 浮力的应用 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.90 MB |
| 发布时间 | 2025-06-03 |
| 更新时间 | 2025-06-04 |
| 作者 | 物理课代表wang |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-06-03 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52373093.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
10.4 跨学科实践:制作微型密度计
01导图速览
02必备知识
►知识点1 项目分析
►知识点2 设计微型密度计
►知识点3 制作微型密度计
►知识点4 展示交流
03方法技巧
►方法技巧1 液体密度计的精度
04经典题型
题型1 密度计的原理及使用
题型2 实验:制作微型密度计
05分层训练
基础练
提升练
知识点1 项目分析
1、原理
当物体漂浮时,物体受到的重力和浮力两个力平衡,即F浮=G,根据阿基米德原理,同一密度计的重力一定,当浸入不同密度的液体中时,它排开液体的体积会发生变化。
在密度小的液体中排开的液体多,密度计浸入液体的深度深;在密度大的液体中排开液体的体积小,密度计浸入液体的深度浅。我们标记出密度计在不同密度液体中液面的位置,比较液面与标记位置的高低,就能比较液体密度的大小了。
2、两种制作方案的优劣
我们接触较多的,是外形为圆柱体的密度计,这类密度计原理简单,也比较容易理解另外还有一种是实际使用较多的浮子密度计,外形不规则、下部粗大上部尖细。这两种密度计的原理虽然相同,但是实际使用效果上有很大的差别,后者优于前者。
3、注意事项
(1)如果在密度计的标杆上刻上刻度,就能粗略测出液体密度的大小。该项目中我们只需检查酒精的密度是否在一个合理的范围内,所以只需在密度计的标度杆上标出一个范围,测量酒精的液面是否在这个范围之内,就可以判定该酒精是否合格。
(2)常用的100m酒精的瓶口直径大约是2cm,高度不超过10cm,所以密度计浸入酒精内的深度不宜超过8cm,浮子的直径不要超过2 cm。
知识点2 设计微型密度计
1、基本思路
把塑料吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝,设法让它能竖直漂浮在酒精中。这就是一个最简单的密度计。
(1)问题1:自制密度计放入小瓶后,可能会触碰瓶底,还可能会使酒精溢出。
(2)问题2:自制密度计漂浮在不同密度的酒精中时作为标度杆的吸管因直径太大,可能会造成液面在吸管上的位置变化很小,使我们难以判断酒精密度的大小。
分析:密度计所受的浮力等于它所受的重力,浮力的大小决定了排开酒精的体积。吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化。
结论:制作微型密度计应该着重考虑两个因素:一个是密度计的质量,另一个是标度杆的直径。
2、密度计的质量与标度杆的直径
(1)质量:对于100 mL的小瓶酒精来说,若微型密度计测量时排开 1~2 ml 的酒精,一般不会导致酒精的溢出。1~2mL酒精的质量为1g左右,因此我们设计的微型密度计的质量也应为1g左右。
(2)直径:可以认为消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103kg/m3是合格的。若密度计漂浮在0.86×103kg/m3 的酒精中液面位于标度杆A的位置;漂浮在0.88×103kg/m3的酒精中,液面位于标度杆的B位置。则测量时液面位于A、B之间的酒精都是合格的。A、B间的长度过小,不便于观察者分辨。为此,可设定 A、B间的长度不少于4mm。
①推导过程:由阿基米德原理,液面位于标度杆A位置,排开酒精的体积,液面位于标度杆B位置,排开酒精的体积,A、B间的体积,由圆柱体的体积公式(其中h=4 mm),由,可得标度杆的直径。
②结论:标度杆的横截面积约为 0.07 cm2,直径约为3mm。
3、设计微型密度计的结构
为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮,需要在标度杆下部增加配重(如绕一些铜丝),但绕铜丝后的标度杆放在酒精中会下沉,因此还要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。这样,微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成,配重位于最下方,浮子位于上方。
知识点3 制作微型密度计
1、选择材料
制作的部件
生活物品
说明
浮子
可以用泡沫、塑料球作为浮子,也可以截一段稍粗点的塑料管,将其两头封口作为浮子
或准备一袋超轻黏土,制作一个浮力小球,直径最好在1.2 cm~1.8 cm 之间
标度杆
塑料吸管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等
外直径3 mm,长度大于10 cm
配重
铜丝、粗铁丝,改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。
金属丝要使用比较细的,方便缠绕在密度计下方
刻度线
油性笔
最好用红色、笔尖细一些的
2、制作步骤
(1)将吸管穿过塑料小球(或轻质黏土小球),让小球固定在距离吸管一端约2cm 处该端为密度计的底端.为了确保密度计竖直,注意塑料吸管要从浮子小球的正中穿过。
(2)用打火机加热塑料吸管的底端,并捏合封闭(也可以使用熔化的蜡烛来封闭)。
(3)在底端缠绕金属丝,调整缠绕的金属丝的长度,使密度计浸入标准酒精中的深度合适,并能竖立。
(4)标记液面位置。
(5)将密度计放置在溢水杯中,浸入至标记处,测量出密度计排开水的体积,该体积即为标准密度酒精中密度计排开酒精的体积 V。
(6)根据,计算出上、下标度线的长度。
(7)在标杆上标注好上限标记和下限标记就可以用来测量不同密度的酒精是否合格了。
知识点4 展示交流
1、自制简易密度计的使用
用自制的密度计可以测量待测酒精的密度是否符合消毒酒精的要求,液面低于下限标记说明被测酒精密度偏大,液面高于上限标记说明酒精密度偏小。
2、测量时的误差分析
当制作的微型密度计测量结果与老师公布的结论不同时,可能产生误差的原因有以下几点:刻度标注不准确,材料质量分布不均匀,微型密度计未处于竖直漂浮状态等。
密度计的上下限标记和其浸入标准酒精下的体积有关,当测最该体积不准确时,会造成标记的错误,如果测量的体积偏小,则算出来的刻度范围偏小;如果测量的体积偏大,则计算出来的刻度范围偏大。
3、密度计如何调竖直
(1)可以调整底部金属丝,使其尽可能分布均匀,尽可能靠近下端;
(2)减少吸管露出水面部分的长度,降低吸管的重心,也有利于其保持竖直;
(3)可以在浮子倾斜的一侧粘上一个配重,也可以使密度计竖直。
方法技巧1 液体密度计的精度
液体密度计的精度和两个因素有关,一是其在标准液体中排开液体的体积(也可理解为密度计的质量,二是标度杆的横截面积。
(1)密度计在标准液体中排开液体的体积越大(质量越大),其在不同密度液体中的体积变化越大,精度越高。
(2)标度杆越细,其横截面积越小,标度的间隔就越大,精度会越高,
题型1 密度计的原理及使用
1.(2025·黑龙江哈尔滨·二模)小聪在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥,将它分别置于甲、乙两杯液体中,观察到铅笔静止时的情形如图,下列说法正确的是( )
A.甲杯液体的密度较大 B.乙杯液体的密度较大
C.铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大 D.铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大
【答案】B
【解析】由图可知,铅笔在两种液体中静止时都处于漂浮状态,所受浮力都等于铅笔的总重力,所以铅笔在两种液体中受到的浮力相等;铅笔排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积,根据公式可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,故ACD错误,B正确。
故选B。
2.(24-25八年级下·全国·课后作业)玻璃密度计是测量 的工具,它是根据漂浮在液面上的物体所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。如图所示,玻璃密度计的刻度是下 (大/小,下同)上 ,实际标注的刻度是纯水密度的倍数。玻璃密度计通常有两种:一种用于测密度比纯水大的液体,叫重表;另一种用于测密度比纯水小的液体,叫轻表。图所示的密度计是 表,其所测液体的密度为 。
【答案】液体密度 大 小 重
【解析】[1][2][3]常用玻璃密度计是用来测液体密度的工具,玻璃密度计的工作原理是基于阿基米德原理,即浸在流体中的物体所受到的向上的浮力等于物体所排开的流体的重量;由知,浸入液体体积越大则该液体密度越小,故 图中密度计的刻度是越往下值越大,所以密度计的刻度是下大上小。
[4][5]由图可知改密度计体积最大处对应的密度是,即它所测的液体密度为大于等于水的密度,故为重表;目前改密度计浸入部分与液面相平的读数即该液体密度为
3.(24-25九年级下·上海徐汇·阶段练习)如图所示的仪器可以测量液体的 ,利用了 原理,其刻度值从上往下逐渐 (选填“变大”或“变小”)。
【答案】密度值 漂浮 变大
【解析】[1]如图所示,其标注的单位是g/cm3,它是密度计,可以测量液体的密度。
[2][3]密度计在液体中漂浮,受到的浮力等于其重力,密度计重力不变,浮力不变。根据阿基米德原理可知,液体密度越大,密度计排开液体的体积越小,液面越靠近密度计下方,所以刻度值从上往下逐渐变大。
4.(24-25九年级上·黑龙江大庆·阶段练习)密度计是利用 (选填“漂浮”或“悬浮”)原理来测量的仪器,同一支密度计分别放置在甲、乙两种液体里均静止不动,则密度计在两种液体中所受的浮力 ,两种液体的密度 。(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】漂浮 = <
【解析】[1]密度计是利用漂浮原理来测量液体密度的仪器。
[2]同一支密度计在甲、乙两种液体里都漂浮, F浮=G, 因此密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G。即F甲=F乙=G。
[3]由图可知,密度计在甲、乙两种液体中排开液体的体积:V甲排>V乙排, 密度计在两种液体中所受浮力相等,由F浮=ρ液gV排可知,液体的密度:ρ甲<ρ乙。
5.(24-25九年级上·甘肃武威·开学考试)如图是用同一支密度计测量甲、乙两种液体密度时的情景,相同的两烧杯中液面相平,下列说法正确的是( )
A.密度计上的刻度值上大下小
B.甲液体的密度比乙液体的密度大
C.甲图密度计受到的浮力比乙大
D.甲液体的密度比乙液体的密度小
【答案】D
【解析】因为密度计在两种液体中都是漂浮,所以浮力等于重力,由得液体的密度
浮力相等,密度计在甲中排开液体的体积大,所以甲的密度小于乙液体的密度,甲图所示的刻度小于乙图所示的刻度,所以密度计的刻度是上小下大,故ABC错误,D正确。
故选D。
6.(23-24八年级下·河北承德·期末)如图所示,将一支简易密度计分别放入盛有不同液体的甲、乙两个相同的烧杯中,静止时两液面相平,以下判断正确的是( )
A.密度计在甲、乙两个烧杯中所受浮力相等
B.密度计在乙烧杯中排开液体的质量较大
C.甲烧杯中液体的密度小于乙烧杯中液体的密度
D.甲烧杯底部受到的液体压力等于乙烧杯底部受到的液体压力
【答案】A
【解析】AB.将同一支密度计分别放入装有甲、乙两种液体的容器中,都处于漂浮状态,根据漂浮的特点可知,故密度计在甲、乙液体中所受的浮力相等,排开液体的重力相同,排开液体的质量相同,故A正确,B错误;
CD.由图知,甲中密度计排开液体的体积较小,根据可知甲液体密度大于乙液体的密度,因两容器中液面相平,所以由可知两容器底受到液体的压强关系为,又因两容器底面积相同,所以由可知甲容器底部受到液体的压力大于乙容器底部受到液体的压力,故CD错误。
故选A。
7.(2025·山西晋中·一模)将吸管的一端封口并缠绕细铜丝制作了一个简易密度计。将该密度计分别放入盛有水和盐水的甲、乙两容器中,静止时如图所示,此时液面相平。下列有关说法正确的是( )
A.甲容器中的液体是盐水
B.密度计在水中排开液体的重力较小
C.密度计在两液体中所受的浮力相等
D.两液体对甲、乙容器底的压强相等
【答案】C
【解析】AC.同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,根据浮沉条件知,此时密度计所受浮力都等于自身重力,即浮力是相同的;由图可知,密度计在乙液体中排开的液体的体积小,根据可知,乙液体的密度大,故A错误,C正确;
B.由A可知同一支密度计放在甲、乙两种液体中的浮力相同,由阿基米德原理F浮=G排可知密度计排开甲液体的重力等于排开乙液体的重力,故B错误;
D.深度相同,由于乙液体的密度大,根据p=ρgh可知,乙杯中液体对容器底的压强更大,故D错误。
故选C。
题型2 实验:制作微型密度计
8.(24-25八年级下·全国·课后作业)阅读短文,回答下列问题。
跨学科实践活动——研究制作密度计
【实地学习】密度计是密封的,最下端是装有铁砂的配重腔,空腔部分较粗,上端有刻度的部分相对较细,不同的密度计量程不同,刻度也不均匀,如图(a)所示。
实验序号
①
②
③
④
⑤
密度计的质量
25
20
15
12
8
浸入深度
沉底
26.7
20.0
16.0
倾倒
【实践制作】小明用长约30cm且粗细均匀的细塑料吸管、橡皮泥、小钢珠自制了几支密度计,他在吸管下端装入适量小钢珠后,再用橡皮泥封住管口并使底部平整;接着用电子天平测出自制密度计的质量,并将它们放入水中,当吸管竖直漂浮时,在吸管上标出水面的位置,并测出该位置到吸管下端的距离,即浸入深度H,如图(b)所示。将测得的数据和实验现象记录在上表中。同一密度计漂浮在不同液体中浸入的深度不同,根据密度计漂浮在不同液体中浸入深度与液体密度的关系,在自制密度计的表面标注好刻度。
【测量密度】配制适当浓度的食盐水,用天平、量筒和烧杯测出盐水的密度,然后再用自制密度计测量,检查刻度标注是否准确。利用自制密度计测量食用油、果汁、酱油等常见液体的密度。
【交流评价】①如何提高密度计的精确程度?②能否利用自制密度计、烧杯、水、量筒、搅拌棒等器材测量出鸡蛋的密度?
(1)关于图(a)中的密度计,下列说法中不正确的是___________(填序号)。
A.刻度上小下大且上疏下密
B.上端刻度处较细是为了增大量程
C.配重腔装铁砂可以降低重心,使密度计竖直漂浮在液体中
(2)分析上表可知,①号密度计沉底是由于所受的重力 浮力。将该密度计的质量调整为18g,放入水中后漂浮,此时所受浮力为 N,浸入水中的深度 cm。
(3)给③号密度计标注刻度时,“1.2”刻度线在“1.0”刻度线的 (上/下)方,“0.8”这个刻度线与底端的距离为 cm。
(4)用自制密度计测量盐水密度时, 号密度计测量最精确,若液面在图(c)所示的位置,则该盐水的密度为 。
(5)简要说一说你是如何利用自制密度计等器材测量鸡蛋密度的。 。
【答案】(1)B (2)大于 0.18 24 (3)下 25 (4)②
(5)首先,在烧杯中装入适量的水,将鸡蛋轻轻放入水中,向烧杯中缓慢加盐并搅拌,直到鸡蛋恰好悬浮在盐水中。此时,用自制密度计测量盐水的密度,记为。由于鸡蛋悬浮在盐水中,所以其密度等于盐水的密度
【解析】(1)A.密度计的刻度特点是上小下大且上疏下密,故A正确,不符合题意;
B.上端刻度处较细,是为了增大刻度之间的距离,提高精确度,故B错误,符合题意;
C.配重腔装铁砂可以降低重心,使它们竖直漂浮在液体中,故C正确,不符合题意。
故选B。
(2)[1]①号密度计沉底是浮力小于重力。
[2]将该密度计的质量调整为18g,放入水中后漂浮,此时所受浮力F浮=G=mg=0.018kg×10N/kg=0.18N
[3]根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh=G;同种液体浸入的深度与密度计的重力或质量成正比,15g浸入的深度为20cm,故18g浸入的深度H:20cm=18g:15g,解得H=24cm
(3)[1]给③号密度计标注刻度时,密度计的刻度特点是上小下大,“1.2”刻度线在“1.0”刻度线的 下方。
[2]根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh,不同液体浸入的深度与密度的乘积保持不变,1.0g/cm3×20cm=0.8g/cm3×h,解得h=25cm
(4)[1]不同密度计浸入同一种液体中,质量越大,浸入的深度越大,精确度越高,故②号密度计测量最精确。
[2]若液面在图丙所示的位置,则该盐水的密度为1.1g/cm3=1.1×103kg/m3
(5)首先,在烧杯中装入适量的水,将鸡蛋轻轻放入水中,向烧杯中缓慢加盐并搅拌,直到鸡蛋恰好悬浮在盐水中。此时,用自制密度计测量盐水的密度,记为。由于鸡蛋悬浮在盐水中,所以其密度等于盐水的密度。
9.(24-25八年级下·全国·课后作业)某课外兴趣小组在跨学科实践活动中研究了简易密度计的制作.他们取一根饮料吸管,将一些铜丝塞入吸管下端作为配重,并用石蜡将吸管下端封起来,使其能竖直漂浮在液体中。
(1)将吸管竖直漂浮在密度为水中,在吸管上水面到达的位置处标出密度值,测出吸管浸入水中的深度为;若吸管竖直漂浮在某种液体中,测出吸管浸入液体中的深度为,则此种液体的密度为 ;若吸管竖直漂浮在密度为的盐水中,则吸管浸入盐水中的深度为 ;
(2)根据以上数据,将上端刻度与下端刻度进行比较可以发现:上端刻度小、下端刻度大; ;
(3)要使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,以使测量结果更精确,可适当 (选填“增大”或“减小”)配重,或改用更 (选填“粗”或“细)的吸管。
【答案】(1) 6.67 (2)上端刻度疏、下端刻度密 (3)增大 细
【解析】(1)[1]由于密度计不管是在水中还是在液体中,都是漂浮状态,根据浮沉条件可得
设密度计的底面积为S,已知吸管浸入水中的深度为8cm,浸入液体中的深度为10cm ,则,即
解得
[2]设吸管浸入盐水中的深度为,同理可得
则
即
解得
(2)根据以上的数据,将上端刻度与下端刻度进行比较,盐水对应的刻度在水的下方,某种液体对应的刻度在水的上方;且盐水与水对应的刻度的距离小于某种液体与水对应的刻度的距离;所以得到刻度线的两个特点是:上端刻度小、下端刻度大和上端刻度疏、下端刻度密。
(3)[1][2]因为,即,可知,要使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,可适当增大配重或用更细的吸管。
10.(24-25八年级下·吉林·单元测试)在一次综合实践活动中,小丽同学利用一根吸管制作了一个简易密度计。
(1)制作密度计时,为了让吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的 (选填“上”或“下”)端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。
(2)当密度计竖直漂浮在不同液体中时,受到的浮力大小 (选填“变大”“变小”或“不变”),液体的密度越大,它露出液面部分的长度越 (选填“长”或“短”)。
【答案】(1)下 (2)不变 长
【解析】(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应该降低吸管的重心,所以应在吸管下端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。
(2)[1]当密度计竖直漂浮在不同液体中时,由于密度计在不同液体中都处于平衡状态,受到的浮力都等于密度计的重力,密度计的重力不变,所以密度计受到的浮力大小不变。
[2]根据可知,密度计受到的浮力、底面积是一定的,液体密度与密度计在液体中的深度成反比,所以密度计所在的液体的密度越大,密度计在液体中的深度越小,它露出液面部分的长度越长。
11.(2025八年级·全国·专题练习)小明用一根圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。调节吸管内配重使吸管成功在水中处于竖直漂浮状态(图甲),接下来他们用笔在吸管与水面接触处做标记,量出该处到吸管底部的距离。
(1)标记处的密度值应该为 。
(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度,则 。
(3)小明又将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其他没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)1 (2)1.2 (3)偏大
【解析】(1)由于吸管在水中漂浮,所以该处的密度值为水的密度,即。
(2)因为密度计漂浮在乙液体中,所受浮力等于本身受到的重力,也等于甲中水提供的浮力,根据求乙中液体密度
(3)小明将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,密度计重力不变,受到的浮力不变,排开液体体积不变,由于密度计的横截面积变大,则密度计进入液体中的深度变小,导致测量结果偏大。
12.(2025八年级·全国·专题练习)国庆假期、学校展开自制科学仪器的科学竞赛,小明在学习完浮力后在家自制密度计,并在家完成了水的密度的标注。
(1)在校内科学老师指导下,小明将密度计放在食用油中进行标刻,则你认为食用油的刻度应该标在 (填“p点”或“q点”);
(2)如图乙所示,小明将密度计放在食用油中后发现密度计沉底,请你帮助小明,如何操作能让密度计正常使用: (写出一种方法即可);
(3)小明对它能测的最小密度起了兴趣,已知小明的密度计近似是一个圆柱体,用刻度尺量出标注水的密度距密度计底端长度为L1,整根密度计长度为L2,试用已知物理量推理出该自制密度计可以标刻的最小密度值为 (水的密度用表示)。
【答案】(1)p点 (2)加油或者换用更细长的容器 (3)
【解析】(1)密度计在测液体密度时总处于漂浮状态,它受到的浮力等于重力,因此浮力保持不变。根据可知,食用油的密度小于水的密度,则此时密度计在食用油中的深度大于在水中的深度,即刻度应该在p点。
(2)根据题意可知,要使密度计漂浮在液面上,需要增大密度计的浮力,则要增大浸入液体中的深度,那么可以加油。
(3)当液体密度最小时,密度计浸入的深度最大,等于密度计整根的长度L2,根据浮力大小不变得
则可以测量的最小密度值
基础练
1.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
C.在标记刻度时B的示数应比A小
D.适当增加配重铁丝的质量可以提高密度计的灵敏度
【答案】C
【解析】ABC.因为该密度计在甲、乙两液体中都是漂浮状态,所以可知密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于自身的重力,而密度计在甲液体中时排开液体的体积更大,则由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度要小于乙液体的密度,而图中A点表示的是甲液体的密度,B点表示的时乙液体的密度,所以在标记刻度时B的示数应比A大,故AB正确,不符合题意,C错误,符合题意;
D.增加配重铁丝的质量,会使密度计的自重增加,漂浮时,浮力等于重力,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积会增加,浸入液体的部分会变长,测量相同密度的液体,密度计的变化长度更大,因此可以提高密度计的灵敏度,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.(23-24八年级下·福建厦门·期中)如图所示,在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,用它来测量液体密度时,密度计处于漂浮状态,则下列液体密度、和密度计受到的浮力、关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【解析】密度计放在两种液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力,即
F1=F2=G
由图可知,密度计排开液体的体积V排1>V排2,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度小,即ρ1<ρ2,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3.(24-25八年级下·上海闵行·期中)密度计是测液体密度的仪器,它是利用原理制成的。甲、乙、丙是将相同的密度计分别放入三种不同液体中的情形,由图可知:
(1)密度计在三种液体中受到的浮力相比较: 。(选填“>”、“=”或“<”)
(2)三种液体的密度相比较:最大的是液体 ;最小的是液体 。
【答案】物体漂浮时浮力等于重力 = = 乙 丙
【解析】[1]密度计是利用物体漂浮时浮力等于重力(即漂浮)的原理制成的。当密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力等于自身重力。
[2][3]因为同一密度计在三种液体中都处于漂浮状态,根据物体漂浮条件,浮力都等于密度计自身重力,所以F甲=F乙=F丙。
[4][5]由阿基米德原理F浮=ρ液gV排,浮力相等时,排开液体体积V排越小,液体密度ρ液越大。从图中可看出,密度计在乙液体中排开液体体积最小,在丙液体中排开液体体积最大,所以液体密度最大的是乙,最小的是丙。
4.(24-25八年级下·重庆·期中)如图所示是小渝用粗细均匀的吸管制成的简易密度计,总质量为,竖直漂浮在水中时所受的浮力为 N,把该密度计放入未知液体中仍竖直漂浮。已知此密度计浸在水和液体中的深度分别为、,则未知液体的密度为 。
【答案】0.06 1.2
【解析】[1]漂浮时浮力等于重力,漂浮在水中时所受的浮力F=G=mg=0.006kg×10N/kg=0.06N
[2]此密度计浸在水和液体中的深度分别为12cm、10cm,且浮力相等,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得 1.0×103kg/m3×10N/kg×S×0.12m=ρ液×10N/kg×S×0.1m
解得ρ液=1.2×103kg/m3=1.2g/cm3
5.(24-25八年级下·河南·单元测试)在一次综合实践活动中,小丽同学利用一根吸管制作了一个简易密度计。
(1)制作密度计时,为了让吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的 (选填“上”或“下”)端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来;
(2)当密度计竖直漂浮在不同液体中时,受到的浮力大小 (选填“变大”“变小”或“不变”),液体的密度越大,它露出液面部分的长度越 (选填“长”或“短”);
(3)小丽想,如果在吸管上标上相应的密度刻度,不就能直接显示所测液体密度的大小吗?于是她决定对吸管进行刻度标定。在标定刻度前,她先测出吸管在水中漂浮时浸入水中的深度(如图所示)。若漂浮在密度为的某液体中时浸入的深度为,可推出的表达式为 (用、、表示),根据这个表达式即可对不同液体的密度在吸管上进行标定。
【答案】(1)下 (2)不变 长 (3)
【解析】(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应该降低吸管的重心,所以应在吸管下端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。
(2)[1][2]当密度计竖直漂浮在不同液体中时,由于密度计在不同液体中都处于平衡状态,受到的浮力都等于密度计的重力,密度计的重力不变,所以密度计受到的浮力大小不变。根据G=F浮=ρ液gV排=ρ液gSh
可知,密度计受到的浮力、底面积是一定的,液体密度与密度计在液体中的深度成反比,所以密度计所在的液体的密度越大,密度计在液体中的深度越小,它露出液面部分的长度越长。
(3)密度计在水中受到的浮力为F浮水=ρ水gV排=ρ水gSH
密度计在液体中受到的浮力为F浮液=ρ液gV排=ρ液gSh
由于密度计在不同液体中都处于平衡状态,受到的浮力都等于密度计的重力,所以有ρ水gSH=ρ液gSh
可推出h的表达式为
提升练
6.(2025·四川绵阳·二模)如图甲所示,一根一端封闭、粗细均匀的玻璃管内装一些铁沙,使其能竖直漂浮在水中。在玻璃管与水面交界处画上刻线并标记为1.0。表示这个位置对应的液体密度为水的密度的1.0倍。则( )
A.若用上述方法在玻璃管上依次标记0.7、0.8、0.9、1.1、1.2、1.3、…...的刻线,分别表示液体密度与水的密度的比值,则数值越小的刻线越靠下
B.将该密度计放入密度为0.8~1.2g/cm3的不同液体中,浸入的深度h与液体密度之间的关系应符合图乙中图线c
C.图乙中h1.0的位置在h0.8~1.2的中点
D.为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,应增大玻璃管和铁沙的总质量,或换用横截面积更小的玻璃管
【答案】D
【解析】A.装铁沙后玻璃管(密度计)一直漂浮在液体中,受到的浮力等于总重力,密度计重力不变,则受到的浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,粗细均匀的玻璃管浸入液体中的深度越小,所以按照题干中的方法。在玻璃管上依次标记0.7、0.8、0.9、1.1、1.2、1.3、…...的刻线,分别表示液体密度与水的密度的比值,则数值越小的刻线越靠上,数值越大的刻线越靠下,故A不符合题意;
B.将该密度计放入密度为0.8~1.2g/cm3的不同液体中,密度计始终漂浮,则受到的浮力不变,密度计是用粗细均匀的玻璃管和铁沙做的,根据和V=Sh可知,密度计浸入的深度h与液体密度之间的关系为
浮力不变,玻璃管底面积不变,则密度计浸入的深度h与液体密度成反比,应符合图乙中图线a,故B不符合题意;
C.ρ1.0的位置在ρ0.8~1.2的中点,由B已知,密度计浸入的深度h与液体密度之间的关系是图乙中的a,结合该图像可知,图乙中h1.0的位置不在h0.8~1.2的中点,应该偏向h1.2,故C不符合题意;
D.根据密度计浸入的深度h与液体密度之间的关系可知,为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,在液体密度和密度计底面积不变时,应增大浮力,即应增大玻璃管和铁沙的总质量;或在密度计浮力和液体密度不变时,换用横截面积更小的玻璃管。故D符合题意。
故选D。
7.(2023·四川广元·二模)在学习了如图甲所示的密度计后,小张在木棒的一端缠绕一些铜丝,自制了一个简易密度计。他将简易密度计分别放入盛有不同液体的乙、丙两个烧杯中,密度计都会竖立在液体中,浸入液体的深度比为5︰2,下列说法正确的是( )
A.密度计在液体中处于悬浮状态
B.若乙中液体为水,则丙中液体密度为2.5g/cm3
C.乙和丙中液体密度之比为5︰2
D.密度计下底端在乙和丙中所受液体压强之比为5︰2
【答案】B
【解析】A.密度计有一部分体积没有浸在水中,所以密度计在液体中处于漂浮状态,故A错误;
B.密度计漂浮,浮力等于重力,所以在乙和丙中,密度计受到的浮力大小相等,浸入液体的深度比为5︰2,横截面积相同,所以排开液体的体积比为5︰2,则有
故B正确;
C.由B可知乙中液体和丙中液体的密度之比为
故C错误;
D.浮力指的是物体上下表面受到的压力差,密度计上表面没有受到水的压力,所以密度计下表面受到水的压力等于浮力,由B可知,密度计下底端在乙和丙中所受液体压力相等,密度计底面积相同,由可知,密度计下底端在乙和丙中所受液体压强相等,故D错误。
故选B。
8.(23-24八年级下·广西贵港·期中)在校园科技活动中,小明利用家里的吸管和细铜丝自制一支密度计,将密度计放入水中,在密度计上标出水面的位置A,再将密度计放入酱油中,密度计仍可漂浮,在密度计上标出液面的位置B(未画出)。将密度计看成一个圆柱体,下列说法正确的是()( )
A.该密度计在水中静止时,所受的浮力小于自身的重力
B.该密度计在水中所受的浮力大于在酱油中所受的浮力
C.B标记应在A的上方
D.为了使自制的密度计更精确,应选选更细的吸管制作
【答案】D
【解析】A.该密度计在水中静止时,根据物体浮沉条件可知,所受的浮力等于自身的重力,故A错误;
B.该密度计在水中和酱油中均漂浮,根据物体浮沉条件可知,所受的浮力均等于自身的重力,故该密度计在水中所受的浮力等于在酱油中所受的浮力,故B错误;
C.酱油的密度大于水的密度,根据可知,密度计排开水的体积大于排开酱油的体积,故B标记应该在A的下方,故C错误;
D.密度计在液体中受到的浮力不变,根据
可知,使用更细一点的饮料吸管减小了受力面积S,使Δh变大,则测量结果的误差将偏小,测量结果将更精确。故D正确。
故选D。
9.(2025·河北石家庄·一模)在物理跨学科实践活动中,小明用底面积为S的透明薄壁圆筒制作了一个测量液体密度的密度计,如图所示。制作过程如下:
(1)测量空圆筒质量:将托盘天平放在 桌面上,游码放在标尺左端零刻线处,静止时指针偏左,应向 调节平衡螺母,直至指针对准分度盘中央。之后正确测量空圆筒质量,天平平衡时砝码和游码位置如图甲所示,则空圆筒的质量m0= g。
(2)标记一定体积:向圆筒中倒入适量水,用天平测得圆筒与水的总质量为71.2g,计算圆筒内水的体积V= cm3。如图乙所示,在圆筒外壁与水面相平处做好标记后,倒掉圆筒内的水。(水的密度)
(3)标记刻度线和密度值:如图丙所示,向圆筒内倒入待测液体至标记处,使待测液体体积为V0。将圆筒放入水中处于竖直漂浮状态,测量圆筒浸入水中的深度h,则待测液体密度ρ液= (用m0、S、h、V0、ρ水表示)。根据表达式计算出待测液体密度分别为0.8、0.9、1.0、1.1时(单位均为g/cm3)对应的4个h值,再在圆筒外壁上从筒底开始量取这4个h值,分别标上对应的刻度线和密度值。
(4)交流:为了使密度计的刻度线分布更疏一些,保持其它情况不变,可以适当( )(填字母)。
A.增大圆筒底面积S
B.增大圆筒质量m0
C.增大步骤(2)中水的体积V0
【答案】(1)水平 右 31.2 (2)40 (3) (4)C
【解析】(1)[1][2]由托盘天平的使用规则可知,托盘天平使用时应放在水平桌面上,静止时指针向左偏转时,应当向右调节平衡螺母。
[3]由图甲中的砝码规格和游码示数可得空圆筒的质量为m0=20g+10g+1.2g=31.2g。
(2)由题意可知,水的质量为m水=71.2g-30.2g=40g=0.04kg
则水的体积为
(3)圆筒漂浮在水中,所受浮力等于圆筒与待测液体的总重力,即F浮=G总=G液+m0g=m液g+m0g
圆筒排开水的体积为V排=Sh
由阿基米德原理原理可得F浮=m液g+m0g=ρ水gSh
又因为m液=ρ液V0
则可解得待测液体的密度为
(4)由(3)中的密度表达式可推得两种不同待测液体的密度差表达式为,要让刻度线更稀疏,即两液体的密度差不变时,浸入水中的深度差变大,可以采取的措施有减小圆筒的底面积以及增大步骤(2)中的水的体积等措施,密度差与圆筒的质量无关,所以改变圆筒的质量不会改变刻度线的疏密。
故选C。
10.(2025·广东深圳·二模)密度计是一种用于测量液体密度的仪器,广泛应用于工业、实验室和日常生活中。小荔同学参与了一项“制作简易密度计”的跨学科实践活动,他用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作了一个简易密度计,称得其总质量为10g。
【活动目的】利用材料学知识和阿基米德原理,完成密度计的设计及合理使用;
【活动方案】
(一)结合材料学等知识,为密度计设计合理的结构
(1)制作时,先把吸管两端剪平,用石蜡把端口密封,将一些铜丝密绕在吸管的下端是为了降低 。若铜丝距离水面约为10厘米,则铜丝受到的水的压强约为 pa,此时若工具整体重20克,则吸管的横截面积约为 ;
(2)将自制密度计分别放入水、密度为1.1g/cm³、1.2g/cm³的食盐水中,待漂浮稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度A处应标示的密度值为 g/cm³。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,他想了如下改进方案,其中可行的是 。
A.换更大的容器盛放液体做实验;
B.换横截面更细的吸管制作密度计;
C.换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计。
(二)结合浮力等知识,合理选用并正确使用密度计
(3)将制作好的简易密度计置于水中(如图乙),量出水面至封口端的距离为H,此时密度计受到的浮力为F1;再将同一密度计置于在盐水中(如图丙),量出盐水液面至封口端的距离为h,此时密度计受到的浮力为F2,则F1 F2(选填“<”、“=”或“>”)。忽略细铜丝的体积,盐水密度ρ盐水= (用ρ水、H、h表示);
(4)其他小组制作了a、b两个简易密度计(如图丁):分别放入水中时,水面恰好与a密度计最上面刻度线齐平,与b密度计最下面刻度线齐平,如果要用它们测量密度稍小于水的另一种液体的密度,则应选用 密度计(选填“a”或“b”);
(5)另一小组自制密度计如图戊所示,其刻度部分的D、E两点分别是最上面和最下面的刻度位置,这个密度计的测量范围是1.0g/cm³~1.6g/cm³,把这个密度计放入某种液体中,液面的位置恰好在D、E的中点F处,则这种液体的密度是 g/cm³(计算结果保留一位小数);
【活动拓展】
(6)由之前活动探究可知密度计的刻度不均匀,请从密度计制作或选用的角度谈谈如何规避刻度不均匀带来的问题: 。
【答案】(1)重心 1000 2cm2 (2)1.0g/cm3 B (3)=
(4)b (5)1.2 (6)见解析
【解析】(1)[1]如图,制作简易密度计时,将一些铜丝密绕在吸管的下端是为了降低整个密度计的重心,使其能竖直漂浮在液体中。
[2]铜丝距离水面约为10厘米,则铜丝受到的水的压强约
[3]该简易密度计的总质量为m=20g,则该密度计的重力为
由于该密度计漂浮,则受到的浮力
密度计排开水的体积
则吸管的横截面积
(2)[1]根据可知,密度计在使用时处于漂浮,则浮力都等于重力不变,则液体密度越小,排开液体体积越大;如图,当液面齐平刻度A处时,排开液体的体积最大,故液体的密度最小,可以判断出此时的液体是水,水的密度是1.0g/cm3,所以刻度A处应标示的密度值为1.0g/cm3。
[2]在保证密度计总质量不变的前提下,质量不变则重力不变,浮力也就不变,浮力不变、液体密度不变,则排开液体的体积不变;为提高测量精度,在排开液体的体积不变的情况下,可以换横截面更细的吸管制作密度计,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(3)[1]同一密度计的重力相等,只要该密度计是漂浮在液体中,密度计受到的浮力大小都等于自身重力的,所以。
[2]因为是同一密度计,所以密度计受到的浮力,设密度计横截面积为S,即,
则盐水密度
(4)密度计在使用过程中,浸入的体积越大,即排开液体的体积越大,则所测液体密度越小,故密度计的刻度是越往上,示数越小,如图丁,两支密度计都放在水里,水面恰好与a密度计最上面刻度线齐平,说明a的最小刻度是1g/cm3,水面恰好与b密度计最下面刻度线齐平,说明b的最大刻度是1g/cm3,要测量密度稍小于水的另一种液体的密度,则应选用b密度计。
(5)如图戊所示,刻度D对应的值是1.0g/cm3,刻度E对应的值是1.6g/cm3;设该密度计横截面积是S,密度计底端到刻度线D的高度为h1,密度计底端到刻度线E的高度为h2;因为密度计始终是漂浮在液体中,所以密度计受到的浮力相等,即有
代入数据后可得
在D、E的中点的是F,则密度计底端到刻度线F的高度为
又因为,所以当液面的位置恰好在D、E的中点F处,则这种液体的密度是
(6)由探究活动可知,密度计的刻度不均匀,可以通过改变密度计的形状,即通过调整密度计杆的粗细,使其随着液体密度的不同均匀下沉。
11.(2025·福建南平·二模)实验小组用一根粗细均匀且一端封闭的玻璃管、适量小铅丸等自制密度计,如图甲。
(1)设计制作:
①用直尺和一对三角板测量玻璃管外直径d如图乙,其中 (选填“A” “B”“C”或“D”)的测量方法是正确的。
②在玻璃管中装入适量小铅丸,目的是降低 ,提高稳度,使玻璃管能够竖直 于水中。
(2)标定刻度:
①将玻璃管放入水中,静止后,在与水面相平处标记为A,记为水的密度值;将玻璃管放入密度为0.8×10³ kg/m3的酒精中,静止后,在与液面相平处标记为B,记为酒精的密度值,B位于A 方。
②用 (填测量工具)测得装了铅丸的玻璃管总质量为m,被测液体的密度为ρ,结合玻璃管外直径d,推导玻璃管浸入液体的深度h的表达式h= (可能用到的数学公式:圆柱体体积V = Sh,圆的面积)。依据表达式,标定刻度,完成制作。
(3)交流评估:
用自制密度计测量液体密度时,发现精确度不够,请提出一条改进建议: 。
【答案】(1)D 重心 漂浮 (2)上 天平 (3)换用较细的玻璃管
【解析】(1)[1]测量玻璃管外径时,应使用三角板和直尺配合,避免视差。图D的方法正确,因三角板紧贴玻璃管,直尺与管垂直,且从零刻度开始测量,读数准确。
[2]降低重心可以提高物体的稳定性,所以装入铅丸可降低整体重心,增强稳定性。
[3]密度计需竖直漂浮,利用浮力与重力平衡计算液体密度。
(2)[1]自制的密度计在两种液体中都处于漂浮,浮力都等于重力,根据,当浮力相等时,液体的密度越小,密度计排开液体的体积越大,即密度计浸在液体中的深度越深。酒精密度小于水,所以玻璃管在酒精中浸入更深,故标记B在A的上方。
[2]在物理实验中,托盘天平是测量物体质量的工具,因此测量总质量需使用天平。
[3]根据阿基米德原理浮力,又因为密度计漂浮时,浮力与重力是一对平衡力,浮力等于重力,即,根据圆柱体的体积公式,可以知道排开液体体积,联立得,故。
(3)为了使测量结果更精确,应使简易密度计上两刻度线之间的距离大一些,由V=V排1-V排2=SΔh可知,要使Δh变大,应减小S即可,即具体做法是:用更细的玻璃管做密度计。
12.(2025·广东广州·一模)小亮想利用如图1所示的密度计测量液体的密度,其测量单位为。
(1)如图2所示,小亮把密度计放进甲液体,密度计竖直 (选填“漂浮”或“悬浮”)在液体中,此时液面与密度计的A刻度刚好相平。若密度计的A刻度为0.7,则甲液体的密度为 ;
(2)若将该密度计放入密度比甲液体大的乙液体中,静止时,液面与密度计的刻度刚好相平,则应该在A的 (选填“上方”或“下方”),此时密度计受到的浮力 (选填“>”“<”或“=”)其在甲液体中受到的浮力;
(3)小亮觉得密度计非常有趣,于是他利用一根直径为、长的圆柱形吸管、小铁珠、热熔胶枪等,制成如图3所示的简易密度计(其质量为)。小亮把自制的密度计竖直放进某种液体中,密度计出现如图4所示的沉底现象。于是,小亮重新制作了规格如表所示的另外4支密度计,其中有可能可以测出这种液体密度的是 (填编号)。
密度计编号
直径
长度
质量
①
2
20
10
②
0.5
20
10
③
1
20
20
④
1
20
5
【答案】(1)漂浮 (2)下方 = (3)①④
【解析】(1)[1][2]密度计在液体中是竖直漂浮的。因为密度计的刻度是按照液体密度与水的密度的比例来标注的,已知A刻度为0.7,其单位是,换算单位可得甲液体的密度为
(2)[1][2]根据阿基米德原理,密度计在不同液体中都是漂浮状态,浮力都等于重力,所以密度计在乙液体中受到的浮力
因为乙液体密度比甲液体大,由可知,在浮力相等时,液体密度越大,排开液体的体积越小,所以密度计在乙液体中浸入的深度较浅,B应该在A的下方。对于自制密度计,根据物体的浮沉条件,当密度计沉底时,说明液体密度小于密度计的平均密度。原密度计的体积
其质量m=10g,则原密度计的平均密度
要使密度计能漂浮在液体中从而测量液体密度,需要减小密度计的平均密度。根据减小质量;或在质量不变的情况下增加体积来实现。
(3)①号密度计直径变为原来的2倍,则体积变为原来的4倍,质量不变,其平均密度变为原来的,有可能可以测出这种液体密度。②号密度计直径变为原来的,则体积变为原来的,质量不变,其平均密度变为原来的4倍,不能测出这种液体密度。③号密度计质量变为原来的2倍,体积不变,其平均密度变为原来的2倍,不能测出这种液体密度。④号密度计质量变为原来的,体积不变,其平均密度变为原来的,有可能可以测出这种液体密度。故有可能可以测出这种液体密度的是①④。
13.(24-25九年级上·江苏淮安·期中)阅读短文,回答下列问题:
密度计分为比轻计和比重计,他们制作的原理相同,都是用来测量液体密度的仪器。其中比重计是用来测量大于水密度的液体密度,最小刻度是“1”。而比轻计是用来测量小于水密度的液体密度,最大刻度是“1”。使用时应注意根据液体的密度选用不同的密度计。
(1)密度计制作的原理是 。把同一支密度计分别放入不同液体中静止时,密度计所受浮力的大小 (选填“相等”或“不相等”);
(2)小明用吸管制作了一支简易比轻计,如图所示,在展示交流过程发现比轻计的刻度线是不均匀的,在如图比轻计的刻度中标出“1”的位置;
(3)请你利用学过的物理知识自选器材设计一个刻度均匀的密度计。
①在方框内画出设计的装置图并写出所选用的主要材料 ;
②简要写出该密度计的使用方法 。
【答案】(1)漂浮条件 相等 (2)见解析 (3)见解析 见解析
【解析】(1)[1][2]液体密度计工作时总是漂浮在被测液体中,由物体沉浮条件可知,密度计受到的浮力等于自身重力,所以将密度计放入不同液体中时,密度计受到的浮力大小相等。
(2)比轻计是用来测量小于水密度的液体密度,因为密度计的刻度从上向下逐渐增大,比轻计最大刻度是“1”,所以比轻计的刻度线“1”在最下端,如图所示:
(3)[1][2]器材:木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块(代替秤砣),如图所示:
①模仿杆秤结构,用杯子代替秤钩,先自制一根无刻度“密度秤”;
②杯中不加液体,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,将此时秤砣的悬挂点A标记为零刻度;
③杯中加水至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,将此时秤砣的悬挂点B标记为1刻度,(单位g/cm3);
④以AB两点之间长度的为标准,在整根秤杆上均匀地标上刻度。
⑤使用时,将液体加至a处,从刻度上读出液体的密度。
14.(23-24八年级下·湖北武汉·期末)某兴趣小组制作了一个微型密度计,在圆木棒的一端缠绕一些铜丝,将其放入不同的液体中,它会竖直立在液体中,已知圆木棒的横截面积为。
(1)小组同学用天平测出了密度计的质量为10g,将密度计放入水中并处于漂浮状态,如图甲所示,在木棒上用记号笔标出水面的位置,这就是水的密度刻度“”,此时密度计受到的浮力为 N,它在水面以下的体积为 ;
(2)假设该密度计漂浮于密度为的某液体中,密度计在该液体液面以下的体积为 ,在距离“”刻度线 cm的位置标刻“”的刻度线;
(3)用同样的方法可以标刻其他刻度,如图乙所示,微型密度计的刻度(单位:)标刻正确的是 (填标号)。
【答案】0.1 10 12.5 5 B
【解析】(1)[1]密度计漂浮,处于平衡状态,受到的浮力等于自身重力,即
F浮=G=mg=10×10-3kg×10N/kg=0.1N
[2]在水面以下的体积
(2)[3]当
时,密度计在该液体液面以下的体积
[4]在水和某液体中排开液体的体积差为
即两者在密度计上的刻度距离为
(3)[5]密度计使用时是漂浮在液体表面的,根据阿基米德原理和体积公式V=Sh可知,密度计浸入液面下的深度,由于密度计在不同液体受到的浮力相同,圆木棒的横截面积不变,根据可知,液体的密度与浸在水中的深度成反比,即液体的密度越大,密度计浸入水中的体积越小。由反比例关系可知,随着液体密度增大,排开液体体积变小且越往下刻度间隔越小,所以密度计的刻度上疏下密。故选B。
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学科网(北京)股份有限公司
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10.4 跨学科实践:制作微型密度计
01导图速览
02必备知识
►知识点1 项目分析
►知识点2 设计微型密度计
►知识点3 制作微型密度计
►知识点4 展示交流
03方法技巧
►方法技巧1 液体密度计的精度
04经典题型
题型1 密度计的原理及使用
题型2 实验:制作微型密度计
05分层训练
基础练
提升练
知识点1 项目分析
1、原理
当物体漂浮时,物体受到的重力和浮力两个力平衡,即F浮=G,根据阿基米德原理,同一密度计的重力一定,当浸入不同密度的液体中时,它排开液体的体积会发生变化。
在密度小的液体中排开的液体多,密度计浸入液体的深度深;在密度大的液体中排开液体的体积小,密度计浸入液体的深度浅。我们标记出密度计在不同密度液体中液面的位置,比较液面与标记位置的高低,就能比较液体密度的大小了。
2、两种制作方案的优劣
我们接触较多的,是外形为圆柱体的密度计,这类密度计原理简单,也比较容易理解另外还有一种是实际使用较多的浮子密度计,外形不规则、下部粗大上部尖细。这两种密度计的原理虽然相同,但是实际使用效果上有很大的差别,后者优于前者。
3、注意事项
(1)如果在密度计的标杆上刻上刻度,就能粗略测出液体密度的大小。该项目中我们只需检查酒精的密度是否在一个合理的范围内,所以只需在密度计的标度杆上标出一个范围,测量酒精的液面是否在这个范围之内,就可以判定该酒精是否合格。
(2)常用的100m酒精的瓶口直径大约是2cm,高度不超过10cm,所以密度计浸入酒精内的深度不宜超过8cm,浮子的直径不要超过2 cm。
知识点2 设计微型密度计
1、基本思路
把塑料吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝,设法让它能竖直漂浮在酒精中。这就是一个最简单的密度计。
(1)问题1:自制密度计放入小瓶后,可能会触碰瓶底,还可能会使酒精溢出。
(2)问题2:自制密度计漂浮在不同密度的酒精中时作为标度杆的吸管因直径太大,可能会造成液面在吸管上的位置变化很小,使我们难以判断酒精密度的大小。
分析:密度计所受的浮力等于它所受的重力,浮力的大小决定了排开酒精的体积。吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化。
结论:制作微型密度计应该着重考虑两个因素:一个是密度计的质量,另一个是标度杆的直径。
2、密度计的质量与标度杆的直径
(1)质量:对于100 mL的小瓶酒精来说,若微型密度计测量时排开 1~2 ml 的酒精,一般不会导致酒精的溢出。1~2mL酒精的质量为1g左右,因此我们设计的微型密度计的质量也应为1g左右。
(2)直径:可以认为消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103kg/m3是合格的。若密度计漂浮在0.86×103kg/m3 的酒精中液面位于标度杆A的位置;漂浮在0.88×103kg/m3的酒精中,液面位于标度杆的B位置。则测量时液面位于A、B之间的酒精都是合格的。A、B间的长度过小,不便于观察者分辨。为此,可设定 A、B间的长度不少于4mm。
①推导过程:由阿基米德原理,液面位于标度杆A位置,排开酒精的体积,液面位于标度杆B位置,排开酒精的体积,A、B间的体积,由圆柱体的体积公式(其中h=4 mm),由,可得标度杆的直径。
②结论:标度杆的横截面积约为 0.07 cm2,直径约为3mm。
3、设计微型密度计的结构
为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮,需要在标度杆下部增加配重(如绕一些铜丝),但绕铜丝后的标度杆放在酒精中会下沉,因此还要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。这样,微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成,配重位于最下方,浮子位于上方。
知识点3 制作微型密度计
1、选择材料
制作的部件
生活物品
说明
浮子
可以用泡沫、塑料球作为浮子,也可以截一段稍粗点的塑料管,将其两头封口作为浮子
或准备一袋超轻黏土,制作一个浮力小球,直径最好在1.2 cm~1.8 cm 之间
标度杆
塑料吸管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等
外直径3 mm,长度大于10 cm
配重
铜丝、粗铁丝,改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。
金属丝要使用比较细的,方便缠绕在密度计下方
刻度线
油性笔
最好用红色、笔尖细一些的
2、制作步骤
(1)将吸管穿过塑料小球(或轻质黏土小球),让小球固定在距离吸管一端约2cm 处该端为密度计的底端.为了确保密度计竖直,注意塑料吸管要从浮子小球的正中穿过。
(2)用打火机加热塑料吸管的底端,并捏合封闭(也可以使用熔化的蜡烛来封闭)。
(3)在底端缠绕金属丝,调整缠绕的金属丝的长度,使密度计浸入标准酒精中的深度合适,并能竖立。
(4)标记液面位置。
(5)将密度计放置在溢水杯中,浸入至标记处,测量出密度计排开水的体积,该体积即为标准密度酒精中密度计排开酒精的体积 V。
(6)根据,计算出上、下标度线的长度。
(7)在标杆上标注好上限标记和下限标记就可以用来测量不同密度的酒精是否合格了。
知识点4 展示交流
1、自制简易密度计的使用
用自制的密度计可以测量待测酒精的密度是否符合消毒酒精的要求,液面低于下限标记说明被测酒精密度偏大,液面高于上限标记说明酒精密度偏小。
2、测量时的误差分析
当制作的微型密度计测量结果与老师公布的结论不同时,可能产生误差的原因有以下几点:刻度标注不准确,材料质量分布不均匀,微型密度计未处于竖直漂浮状态等。
密度计的上下限标记和其浸入标准酒精下的体积有关,当测最该体积不准确时,会造成标记的错误,如果测量的体积偏小,则算出来的刻度范围偏小;如果测量的体积偏大,则计算出来的刻度范围偏大。
3、密度计如何调竖直
(1)可以调整底部金属丝,使其尽可能分布均匀,尽可能靠近下端;
(2)减少吸管露出水面部分的长度,降低吸管的重心,也有利于其保持竖直;
(3)可以在浮子倾斜的一侧粘上一个配重,也可以使密度计竖直。
方法技巧1 液体密度计的精度
液体密度计的精度和两个因素有关,一是其在标准液体中排开液体的体积(也可理解为密度计的质量,二是标度杆的横截面积。
(1)密度计在标准液体中排开液体的体积越大(质量越大),其在不同密度液体中的体积变化越大,精度越高。
(2)标度杆越细,其横截面积越小,标度的间隔就越大,精度会越高,
题型1 密度计的原理及使用
1.(2025·黑龙江哈尔滨·二模)小聪在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥,将它分别置于甲、乙两杯液体中,观察到铅笔静止时的情形如图,下列说法正确的是( )
A.甲杯液体的密度较大 B.乙杯液体的密度较大
C.铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大 D.铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大
2.(24-25八年级下·全国·课后作业)玻璃密度计是测量 的工具,它是根据漂浮在液面上的物体所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。如图所示,玻璃密度计的刻度是下 (大/小,下同)上 ,实际标注的刻度是纯水密度的倍数。玻璃密度计通常有两种:一种用于测密度比纯水大的液体,叫重表;另一种用于测密度比纯水小的液体,叫轻表。图所示的密度计是 表,其所测液体的密度为 。
3.(24-25九年级下·上海徐汇·阶段练习)如图所示的仪器可以测量液体的 ,利用了 原理,其刻度值从上往下逐渐 (选填“变大”或“变小”)。
4.(24-25九年级上·黑龙江大庆·阶段练习)密度计是利用 (选填“漂浮”或“悬浮”)原理来测量的仪器,同一支密度计分别放置在甲、乙两种液体里均静止不动,则密度计在两种液体中所受的浮力 ,两种液体的密度 。(选填“>”、“<”或“=”)
5.(24-25九年级上·甘肃武威·开学考试)如图是用同一支密度计测量甲、乙两种液体密度时的情景,相同的两烧杯中液面相平,下列说法正确的是( )
A.密度计上的刻度值上大下小
B.甲液体的密度比乙液体的密度大
C.甲图密度计受到的浮力比乙大
D.甲液体的密度比乙液体的密度小
6.(23-24八年级下·河北承德·期末)如图所示,将一支简易密度计分别放入盛有不同液体的甲、乙两个相同的烧杯中,静止时两液面相平,以下判断正确的是( )
A.密度计在甲、乙两个烧杯中所受浮力相等
B.密度计在乙烧杯中排开液体的质量较大
C.甲烧杯中液体的密度小于乙烧杯中液体的密度
D.甲烧杯底部受到的液体压力等于乙烧杯底部受到的液体压力
7.(2025·山西晋中·一模)将吸管的一端封口并缠绕细铜丝制作了一个简易密度计。将该密度计分别放入盛有水和盐水的甲、乙两容器中,静止时如图所示,此时液面相平。下列有关说法正确的是( )
A.甲容器中的液体是盐水
B.密度计在水中排开液体的重力较小
C.密度计在两液体中所受的浮力相等
D.两液体对甲、乙容器底的压强相等
题型2 实验:制作微型密度计
8.(24-25八年级下·全国·课后作业)阅读短文,回答下列问题。
跨学科实践活动——研究制作密度计
【实地学习】密度计是密封的,最下端是装有铁砂的配重腔,空腔部分较粗,上端有刻度的部分相对较细,不同的密度计量程不同,刻度也不均匀,如图(a)所示。
实验序号
①
②
③
④
⑤
密度计的质量
25
20
15
12
8
浸入深度
沉底
26.7
20.0
16.0
倾倒
【实践制作】小明用长约30cm且粗细均匀的细塑料吸管、橡皮泥、小钢珠自制了几支密度计,他在吸管下端装入适量小钢珠后,再用橡皮泥封住管口并使底部平整;接着用电子天平测出自制密度计的质量,并将它们放入水中,当吸管竖直漂浮时,在吸管上标出水面的位置,并测出该位置到吸管下端的距离,即浸入深度H,如图(b)所示。将测得的数据和实验现象记录在上表中。同一密度计漂浮在不同液体中浸入的深度不同,根据密度计漂浮在不同液体中浸入深度与液体密度的关系,在自制密度计的表面标注好刻度。
【测量密度】配制适当浓度的食盐水,用天平、量筒和烧杯测出盐水的密度,然后再用自制密度计测量,检查刻度标注是否准确。利用自制密度计测量食用油、果汁、酱油等常见液体的密度。
【交流评价】①如何提高密度计的精确程度?②能否利用自制密度计、烧杯、水、量筒、搅拌棒等器材测量出鸡蛋的密度?
(1)关于图(a)中的密度计,下列说法中不正确的是___________(填序号)。
A.刻度上小下大且上疏下密
B.上端刻度处较细是为了增大量程
C.配重腔装铁砂可以降低重心,使密度计竖直漂浮在液体中
(2)分析上表可知,①号密度计沉底是由于所受的重力 浮力。将该密度计的质量调整为18g,放入水中后漂浮,此时所受浮力为 N,浸入水中的深度 cm。
(3)给③号密度计标注刻度时,“1.2”刻度线在“1.0”刻度线的 (上/下)方,“0.8”这个刻度线与底端的距离为 cm。
(4)用自制密度计测量盐水密度时, 号密度计测量最精确,若液面在图(c)所示的位置,则该盐水的密度为 。
(5)简要说一说你是如何利用自制密度计等器材测量鸡蛋密度的。 。
9.(24-25八年级下·全国·课后作业)某课外兴趣小组在跨学科实践活动中研究了简易密度计的制作.他们取一根饮料吸管,将一些铜丝塞入吸管下端作为配重,并用石蜡将吸管下端封起来,使其能竖直漂浮在液体中。
(1)将吸管竖直漂浮在密度为水中,在吸管上水面到达的位置处标出密度值,测出吸管浸入水中的深度为;若吸管竖直漂浮在某种液体中,测出吸管浸入液体中的深度为,则此种液体的密度为 ;若吸管竖直漂浮在密度为的盐水中,则吸管浸入盐水中的深度为 ;
(2)根据以上数据,将上端刻度与下端刻度进行比较可以发现:上端刻度小、下端刻度大; ;
(3)要使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,以使测量结果更精确,可适当 (选填“增大”或“减小”)配重,或改用更 (选填“粗”或“细)的吸管。
10.(24-25八年级下·吉林·单元测试)在一次综合实践活动中,小丽同学利用一根吸管制作了一个简易密度计。
(1)制作密度计时,为了让吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的 (选填“上”或“下”)端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。
(2)当密度计竖直漂浮在不同液体中时,受到的浮力大小 (选填“变大”“变小”或“不变”),液体的密度越大,它露出液面部分的长度越 (选填“长”或“短”)。
11.(2025八年级·全国·专题练习)小明用一根圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。调节吸管内配重使吸管成功在水中处于竖直漂浮状态(图甲),接下来他们用笔在吸管与水面接触处做标记,量出该处到吸管底部的距离。
(1)标记处的密度值应该为 。
(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度,则 。
(3)小明又将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其他没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
12.(2025八年级·全国·专题练习)国庆假期、学校展开自制科学仪器的科学竞赛,小明在学习完浮力后在家自制密度计,并在家完成了水的密度的标注。
(1)在校内科学老师指导下,小明将密度计放在食用油中进行标刻,则你认为食用油的刻度应该标在 (填“p点”或“q点”);
(2)如图乙所示,小明将密度计放在食用油中后发现密度计沉底,请你帮助小明,如何操作能让密度计正常使用: (写出一种方法即可);
(3)小明对它能测的最小密度起了兴趣,已知小明的密度计近似是一个圆柱体,用刻度尺量出标注水的密度距密度计底端长度为L1,整根密度计长度为L2,试用已知物理量推理出该自制密度计可以标刻的最小密度值为 (水的密度用表示)。
基础练
1.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
C.在标记刻度时B的示数应比A小
D.适当增加配重铁丝的质量可以提高密度计的灵敏度
2.(23-24八年级下·福建厦门·期中)如图所示,在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,用它来测量液体密度时,密度计处于漂浮状态,则下列液体密度、和密度计受到的浮力、关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
3.(24-25八年级下·上海闵行·期中)密度计是测液体密度的仪器,它是利用原理制成的。甲、乙、丙是将相同的密度计分别放入三种不同液体中的情形,由图可知:
(1)密度计在三种液体中受到的浮力相比较: 。(选填“>”、“=”或“<”)
(2)三种液体的密度相比较:最大的是液体 ;最小的是液体 。
4.(24-25八年级下·重庆·期中)如图所示是小渝用粗细均匀的吸管制成的简易密度计,总质量为,竖直漂浮在水中时所受的浮力为 N,把该密度计放入未知液体中仍竖直漂浮。已知此密度计浸在水和液体中的深度分别为、,则未知液体的密度为 。
5.(24-25八年级下·河南·单元测试)在一次综合实践活动中,小丽同学利用一根吸管制作了一个简易密度计。
(1)制作密度计时,为了让吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的 (选填“上”或“下”)端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来;
(2)当密度计竖直漂浮在不同液体中时,受到的浮力大小 (选填“变大”“变小”或“不变”),液体的密度越大,它露出液面部分的长度越 (选填“长”或“短”);
(3)小丽想,如果在吸管上标上相应的密度刻度,不就能直接显示所测液体密度的大小吗?于是她决定对吸管进行刻度标定。在标定刻度前,她先测出吸管在水中漂浮时浸入水中的深度(如图所示)。若漂浮在密度为的某液体中时浸入的深度为,可推出的表达式为 (用、、表示),根据这个表达式即可对不同液体的密度在吸管上进行标定。
提升练
6.(2025·四川绵阳·二模)如图甲所示,一根一端封闭、粗细均匀的玻璃管内装一些铁沙,使其能竖直漂浮在水中。在玻璃管与水面交界处画上刻线并标记为1.0。表示这个位置对应的液体密度为水的密度的1.0倍。则( )
A.若用上述方法在玻璃管上依次标记0.7、0.8、0.9、1.1、1.2、1.3、…...的刻线,分别表示液体密度与水的密度的比值,则数值越小的刻线越靠下
B.将该密度计放入密度为0.8~1.2g/cm3的不同液体中,浸入的深度h与液体密度之间的关系应符合图乙中图线c
C.图乙中h1.0的位置在h0.8~1.2的中点
D.为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,应增大玻璃管和铁沙的总质量,或换用横截面积更小的玻璃管
7.(2023·四川广元·二模)在学习了如图甲所示的密度计后,小张在木棒的一端缠绕一些铜丝,自制了一个简易密度计。他将简易密度计分别放入盛有不同液体的乙、丙两个烧杯中,密度计都会竖立在液体中,浸入液体的深度比为5︰2,下列说法正确的是( )
A.密度计在液体中处于悬浮状态
B.若乙中液体为水,则丙中液体密度为2.5g/cm3
C.乙和丙中液体密度之比为5︰2
D.密度计下底端在乙和丙中所受液体压强之比为5︰2
8.(23-24八年级下·广西贵港·期中)在校园科技活动中,小明利用家里的吸管和细铜丝自制一支密度计,将密度计放入水中,在密度计上标出水面的位置A,再将密度计放入酱油中,密度计仍可漂浮,在密度计上标出液面的位置B(未画出)。将密度计看成一个圆柱体,下列说法正确的是()( )
A.该密度计在水中静止时,所受的浮力小于自身的重力
B.该密度计在水中所受的浮力大于在酱油中所受的浮力
C.B标记应在A的上方
D.为了使自制的密度计更精确,应选选更细的吸管制作
9.(2025·河北石家庄·一模)在物理跨学科实践活动中,小明用底面积为S的透明薄壁圆筒制作了一个测量液体密度的密度计,如图所示。制作过程如下:
(1)测量空圆筒质量:将托盘天平放在 桌面上,游码放在标尺左端零刻线处,静止时指针偏左,应向 调节平衡螺母,直至指针对准分度盘中央。之后正确测量空圆筒质量,天平平衡时砝码和游码位置如图甲所示,则空圆筒的质量m0= g。
(2)标记一定体积:向圆筒中倒入适量水,用天平测得圆筒与水的总质量为71.2g,计算圆筒内水的体积V= cm3。如图乙所示,在圆筒外壁与水面相平处做好标记后,倒掉圆筒内的水。(水的密度)
(3)标记刻度线和密度值:如图丙所示,向圆筒内倒入待测液体至标记处,使待测液体体积为V0。将圆筒放入水中处于竖直漂浮状态,测量圆筒浸入水中的深度h,则待测液体密度ρ液= (用m0、S、h、V0、ρ水表示)。根据表达式计算出待测液体密度分别为0.8、0.9、1.0、1.1时(单位均为g/cm3)对应的4个h值,再在圆筒外壁上从筒底开始量取这4个h值,分别标上对应的刻度线和密度值。
(4)交流:为了使密度计的刻度线分布更疏一些,保持其它情况不变,可以适当( )(填字母)。
A.增大圆筒底面积S
B.增大圆筒质量m0
C.增大步骤(2)中水的体积V0
10.(2025·广东深圳·二模)密度计是一种用于测量液体密度的仪器,广泛应用于工业、实验室和日常生活中。小荔同学参与了一项“制作简易密度计”的跨学科实践活动,他用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作了一个简易密度计,称得其总质量为10g。
【活动目的】利用材料学知识和阿基米德原理,完成密度计的设计及合理使用;
【活动方案】
(一)结合材料学等知识,为密度计设计合理的结构
(1)制作时,先把吸管两端剪平,用石蜡把端口密封,将一些铜丝密绕在吸管的下端是为了降低 。若铜丝距离水面约为10厘米,则铜丝受到的水的压强约为 pa,此时若工具整体重20克,则吸管的横截面积约为 ;
(2)将自制密度计分别放入水、密度为1.1g/cm³、1.2g/cm³的食盐水中,待漂浮稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度A处应标示的密度值为 g/cm³。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,他想了如下改进方案,其中可行的是 。
A.换更大的容器盛放液体做实验;
B.换横截面更细的吸管制作密度计;
C.换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计。
(二)结合浮力等知识,合理选用并正确使用密度计
(3)将制作好的简易密度计置于水中(如图乙),量出水面至封口端的距离为H,此时密度计受到的浮力为F1;再将同一密度计置于在盐水中(如图丙),量出盐水液面至封口端的距离为h,此时密度计受到的浮力为F2,则F1 F2(选填“<”、“=”或“>”)。忽略细铜丝的体积,盐水密度ρ盐水= (用ρ水、H、h表示);
(4)其他小组制作了a、b两个简易密度计(如图丁):分别放入水中时,水面恰好与a密度计最上面刻度线齐平,与b密度计最下面刻度线齐平,如果要用它们测量密度稍小于水的另一种液体的密度,则应选用 密度计(选填“a”或“b”);
(5)另一小组自制密度计如图戊所示,其刻度部分的D、E两点分别是最上面和最下面的刻度位置,这个密度计的测量范围是1.0g/cm³~1.6g/cm³,把这个密度计放入某种液体中,液面的位置恰好在D、E的中点F处,则这种液体的密度是 g/cm³(计算结果保留一位小数);
【活动拓展】
(6)由之前活动探究可知密度计的刻度不均匀,请从密度计制作或选用的角度谈谈如何规避刻度不均匀带来的问题: 。
11.(2025·福建南平·二模)实验小组用一根粗细均匀且一端封闭的玻璃管、适量小铅丸等自制密度计,如图甲。
(1)设计制作:
①用直尺和一对三角板测量玻璃管外直径d如图乙,其中 (选填“A” “B”“C”或“D”)的测量方法是正确的。
②在玻璃管中装入适量小铅丸,目的是降低 ,提高稳度,使玻璃管能够竖直 于水中。
(2)标定刻度:
①将玻璃管放入水中,静止后,在与水面相平处标记为A,记为水的密度值;将玻璃管放入密度为0.8×10³ kg/m3的酒精中,静止后,在与液面相平处标记为B,记为酒精的密度值,B位于A 方。
②用 (填测量工具)测得装了铅丸的玻璃管总质量为m,被测液体的密度为ρ,结合玻璃管外直径d,推导玻璃管浸入液体的深度h的表达式h= (可能用到的数学公式:圆柱体体积V = Sh,圆的面积)。依据表达式,标定刻度,完成制作。
(3)交流评估:
用自制密度计测量液体密度时,发现精确度不够,请提出一条改进建议: 。
12.(2025·广东广州·一模)小亮想利用如图1所示的密度计测量液体的密度,其测量单位为。
(1)如图2所示,小亮把密度计放进甲液体,密度计竖直 (选填“漂浮”或“悬浮”)在液体中,此时液面与密度计的A刻度刚好相平。若密度计的A刻度为0.7,则甲液体的密度为 ;
(2)若将该密度计放入密度比甲液体大的乙液体中,静止时,液面与密度计的刻度刚好相平,则应该在A的 (选填“上方”或“下方”),此时密度计受到的浮力 (选填“>”“<”或“=”)其在甲液体中受到的浮力;
(3)小亮觉得密度计非常有趣,于是他利用一根直径为、长的圆柱形吸管、小铁珠、热熔胶枪等,制成如图3所示的简易密度计(其质量为)。小亮把自制的密度计竖直放进某种液体中,密度计出现如图4所示的沉底现象。于是,小亮重新制作了规格如表所示的另外4支密度计,其中有可能可以测出这种液体密度的是 (填编号)。
密度计编号
直径
长度
质量
①
2
20
10
②
0.5
20
10
③
1
20
20
④
1
20
5
13.(24-25九年级上·江苏淮安·期中)阅读短文,回答下列问题:
密度计分为比轻计和比重计,他们制作的原理相同,都是用来测量液体密度的仪器。其中比重计是用来测量大于水密度的液体密度,最小刻度是“1”。而比轻计是用来测量小于水密度的液体密度,最大刻度是“1”。使用时应注意根据液体的密度选用不同的密度计。
(1)密度计制作的原理是 。把同一支密度计分别放入不同液体中静止时,密度计所受浮力的大小 (选填“相等”或“不相等”);
(2)小明用吸管制作了一支简易比轻计,如图所示,在展示交流过程发现比轻计的刻度线是不均匀的,在如图比轻计的刻度中标出“1”的位置;
(3)请你利用学过的物理知识自选器材设计一个刻度均匀的密度计。
①在方框内画出设计的装置图并写出所选用的主要材料 ;
②简要写出该密度计的使用方法 。
14.(23-24八年级下·湖北武汉·期末)某兴趣小组制作了一个微型密度计,在圆木棒的一端缠绕一些铜丝,将其放入不同的液体中,它会竖直立在液体中,已知圆木棒的横截面积为。
(1)小组同学用天平测出了密度计的质量为10g,将密度计放入水中并处于漂浮状态,如图甲所示,在木棒上用记号笔标出水面的位置,这就是水的密度刻度“”,此时密度计受到的浮力为 N,它在水面以下的体积为 ;
(2)假设该密度计漂浮于密度为的某液体中,密度计在该液体液面以下的体积为 ,在距离“”刻度线 cm的位置标刻“”的刻度线;
(3)用同样的方法可以标刻其他刻度,如图乙所示,微型密度计的刻度(单位:)标刻正确的是
(填标号)。
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