資源簡介

核心專題 利用浮力測量物質的密度
素養目標
1.能根據稱重法,結合阿基米德原理變形公式測量固體密度、液體密度。
2.能根據漂浮和懸浮條件,結合阿基米德原理變形公式測量固體、液體密度。
3.利用密度計比較液體密度的大小。
【專題突破】
1.利用稱重法測量固體和液體密度
例1　某同學到海邊游玩時撿到一塊鵝卵石,他利用身邊的細線、彈簧測力計、量杯進行了下列操作:
①用細線系住石塊,懸掛在測力計下,記錄測力計示數為F1;
②量杯中裝入海水,記錄此時水面刻度為Va;
③將測力計懸掛的石塊浸沒在海水中(不接觸杯底且海水不溢出),石塊靜止時,記錄水面刻度值為V,測力計示數為F2。
請回答下列問題。(已知重力與物體質量的比值為g)
(1)鵝卵石的質量為 ,鵝卵石的密度為 。
(2)海水的密度為 。
思路導引　(1)用細線系住石塊,懸掛在測力計下,記錄測力計示數為F1,此時G=F1,由此可求得鵝卵石的質量;量杯兩次水面刻度值之差為石塊的體積;根據ρ=可求得鵝卵石的密度。(2)根據彈簧測力計兩次示數可計算浮力F浮, 因為V排=V石,所以根據F浮=ρ海水gV排公式變形可求得海水的密度。
對點自測
1.某物理興趣小組探究在不使用天平、量筒的情況下測量合金塊和液體密度的方法,并進行了以下實驗:
第一步:如圖甲所示,用彈簧測力計測量合金塊所受的重力,其示數為4 N;
第二步:如圖乙所示,將該合金塊浸沒在水中,靜止時彈簧測力計示數為3 N;
第三步:將該合金塊從水中取出并擦干,再浸沒到如圖丙所示的某待測液體中,靜止時彈簧測力計示數如圖丁所示。
根據以上實驗,請回答下列問題:
(1)使用彈簧測力計測量前,應觀察它的指針是否 ,若沒有,則進行調整;
(2)該合金塊浸沒在水中時受到的浮力為 N;
(3)該合金塊的密度為 kg/m3;
(4)圖丁中彈簧測力計讀數是 N,待測液體的密度是 kg/m3。
2.利用漂浮和懸浮條件求固體密度
例2　為了測出普通玻璃的密度,小明同學利用一個普通玻璃制成的小瓶、一個量筒和適量的水,做了如下操作:
①在量筒內倒入50 mL的水;
②讓小瓶瓶口朝上漂浮在量筒內的水面上(如圖甲所示),此時水面與80 mL刻度線相平;
③讓小瓶瓶口朝上浸沒在水中(如圖乙所示),這時水面與60 mL刻度線相平。
根據以上測出的數據求:制造小瓶的玻璃的密度為 kg/m3。
思路導引　由步驟①和②的兩次讀數之差得出玻璃瓶漂浮時排開水的體積,進而求出玻璃瓶受到的浮力;根據漂浮條件G物=F浮,求玻璃瓶重,再利用G=mg的變形公式求玻璃瓶的質量;由步驟③可得玻璃瓶的體積,再利用密度公式ρ=求玻璃的密度。
對點自測
2.一重為3 N的實心物體懸浮在水中,物體的密度為 kg/m3。(水的密度為1×103 kg/m3)
3.根據密度計比較物體密度大小
例3　同一密度計先后放在密度為ρ甲、ρ乙的液體中,靜止時所處位置如圖所示,密度計在兩種液體中所受浮力分別為F甲浮、F乙浮。下列選項正確的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲<ρ乙
C.F甲浮F乙浮
思路導引　由漂浮條件可知同一支密度計在不同液體中的浮力大小關系,再根據公式F浮=ρ液gV排分析液體密度大小關系。
對點自測
3.利用塑料筆芯自制密度計,同款的新筆芯和用了一半油墨的舊筆芯應該選用 。將所選筆芯放入水中,它能 漂浮在水中,在筆芯上標出水面的位置A;將筆芯放入酒精中,仍可漂浮,標出液面的位置B,如圖所示。該筆芯漂浮在水中和酒精中時受到的浮力大小 。已知水的密度ρ1=1.0 g/cm3,酒精的密度ρ2=0.8 g/cm3,若筆芯漂浮在密度為ρ3=0.9 g/cm3的液體中,則液面對應的位置可能是 (選填“C”或“D”)。
·方法突破·
利用浮力分析求解物體密度的三種命題角度及解題方法
角度1. 根據稱重法測量固體和液體的密度
(1)測量固體密度:在空氣中測得固體重力G固,根據公式m固=計算固體質量;在已知密度的液體中浸沒固體后,測得拉力F拉,根據稱重法測得固體浮力F浮=G固-F拉,根據公式V固=V排=計算物體體積;最后根據密度公式ρ=計算固體密度。
(2)測量液體密度:①根據稱重法測量浸沒物體所受浮力F浮=G物-F拉;②物體浸沒,所以V排=V物,根據公式ρ液=計算液體密度。
角度2.根據漂浮和懸浮法計算物體密度:根據二力平衡條件,漂浮和懸浮的物體,F浮=G排=G物,即m排g=m物g,所以m物=m排;把物體浸沒后,得到排開液體的體積,即物體體積;最后根據密度公式ρ=計算物體密度。
角度3.根據密度計比較物體密度大小:同一密度計在不同液體中漂浮,所以F浮=G物不變,因為ρ液=,所以可以根據密度計排開液體體積多少,比較液體密度大小。
【參考答案】
例1　(1)　
(2)
對點自測
1.(1)指在零刻度上
(2)1
(3)4×103
(4)3.4　0.6×103
例2　3×103
對點自測
2.1×103
例3　B
對點自測
3.舊筆芯　豎直　相等　D

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