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浸没在液体中的物体

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/09/24 01:24:31 体裁作文
浸没在液体中的物体体裁作文

篇一:浸没在液体中的物体运动过程研究

浸没在液体中的物体运动过程研究

——“面向过程的高中物理课程教学研究”案例之一

南汇县中学 周襄文

一、教材设计

课题:

浸没在液体中的物体运动过程研究。

研究目的:

通过对浸没在液体中的物体运动时,容器底部所受压力的研究,使学生掌握对液体中物体运动过程的分析方法,认识物体在液体中运动的一般规律。

物理情景:

如右图:放在桌面上的

两个同样的烧杯均盛满水。左

边烧杯中有一个用细线悬挂

在杯盖上的小铁球,小铁球位

于水面附近,并全部浸没在水

中。右边烧杯中有一个用细线 铁球 水 水 木球

悬挂在杯底的小木球,小木球位于杯底附近,也全部浸没在水中。小铁球、小木球的体积相同。

现用激光束将悬挂小铁

球、小木球的细绳烧断,小铁球、

小木球将分别在水中运动起来,

如右图所示。(讨论小球的运动

过程时不考虑水对小球的阻力。)

过程分析: V1 V2

由学生自主完成。按照研究目的,先个人分析,再小组交流。

分析情况归纳:

由小组代表按下列提纲归纳本组分析情况,并向全班报告。

(一)、以小球为研究对象:

1、 小球的受力情况;

2、 小球的运动过程。

(二)、以小球和水组成的系统为研究对象:

1、 小球运动对水的影响;

2、 水对杯底的压力分析。

教师点评:

由教师对学生分析的结果进行点评。并提出实验验证的建议。

实验验证:

由学生分组讨论实验方案,分别向教师进行可行性分析后完成实验,写出实验报告。

研究结果:

先由各学生小组代表报告本组实验结果,教师根据学生实验情况总结研究结果。

二、教学过程

将上述教材设计的内容印发给学生作为教材,并按照其中的安排分两节课组织教

学。

第一节课:

1、 学生阅读教材,了解本课的学习内容;

2、 学生分组讨论教材提出的课题、研究目的、物理情景,明确课题研究的内容、

对象、要求;

3、 学生自主完成过程分析和小组交流;

4、 组织过程分析报告;

5、 教师点评并提出实验验证建议。

实验验证作为课外作业完成。教师选择一个有代表性的学生实验安排在第二节课上演示。

第二节课:

1、 学生实验报告;

2、 学生演示实验;

3、 研究结果讨论;

4、 研究结果总结;

5、 研究结果的应用与拓展。

三、案例分析

本案例选择浸没在液体中的物体运动过程作为研究主体,让学生从一个貌似简单的物理情景入手,对浸没在液体中的物体运动时容器底部所受压力进行分析研究和实验验证,使学生学会对液体中物体运动过程的分析方法,掌握物体在液体中运动的一般规律,了解物体在液体中运动时引起的液体运动及相关物理量的变化,培养了学生分析问题和解决问题的能力。整个教学过程以学生学会学习为目标,充分发挥学生的主体作用,让学生动脑、动口、动笔、动手,极大地调动了全体学生的学习热情。在教学过程活动中,学生认真分析、积极讨论、精心实验,随着对课题研究的深入,不少疑难问题由学生自主解决,取得了很好的效果。

例如,小球在水中运动时,有一部分水会同时运动,从而引起系统的视重发生变化。开始,不少学生没有意识到这一点,只是简单地分析小球的运动,而不考虑水的运动。讨论中,有学生提出疑问:小球在水中运动和在空气中运动情况相同吗?经过讨论,大家发现小球的位置发生变化后,它原来位置处的空穴会立刻被水填充,这个填充过程意味着有一部分水会伴随着小球的运动而同时运动,从而意识到这一部分水的运动是不可忽略的,为问题的解决奠定了基础。

特别值得一提的是实验验证环节,学生设计了很多有创新意识的解决方案。例如,水底附近木球的释放问题,由于中学实验室没有大功率激光设备,学生提出了电磁铁控

制、可溶性细绳、变形夹等几种新的方法,并在实验中具体应用,大部分方案获得成功,提高了学生的动手能力和创新精神。

本案例以浸没在液体中的物体运动过程为主线,强化了学生在课堂教学中的参与过程,体现了“面向过程”的指导思想,突出了“面向过程的学习”和“面向学习的过程”两个核心,是一个“面向过程的高中物理课程教学研究”的成功案例。

篇二:【自学指导】当把物体浸没在液体中时,物体受到竖直向上的

【自学指导】当把物体浸没在液体中时,物体受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力的作用,如图甲所示,是物体浸没在液体中时的受力情况

.

当F浮>G物时,物体受到非平衡力的作用,物体上浮,会露出液面一部分体积,最终漂浮在液面上,如图乙所示.漂浮时:F浮=G物

当F浮=G物时,这两个力相互抵消,物体保持原来的静止状态,会悬浮在原来的位置,如图丙所示.悬浮时:F浮=G物

当F浮

另外:物体的重力G物可表示为:G物=ρ物gV物,排开液体的重力G排可表示为G排=ρ液gV排,又因F浮=G排,所以F浮=ρ液gV排,当物体浸没在液体中时,V物=V排,所以:

当F浮>G物时,即ρ液gV排>ρ物gV物,可得出ρ液>ρ物时,物体上浮,最终漂浮在液面上. 当F浮=G物时,即ρ液gV排=ρ物gV物,可得出ρ液=ρ物时,物体悬浮在液体中.

当F浮

总结以上可以归纳得出物体浮沉的条件是:浸没在液体中的物体,(1)若G物F浮或ρ物>ρ液,物体下沉.

【典型例题】例1.煮饺子时你会发现这样的现象:把包好的饺子放入锅中,饺子会沉到底部,但过一会饺子会全部浮到水面上来,请你利用浮力的知识解释这一现象.

例2.一个物体的质量是6kg,体积是0.01m3,若将它全部浸没入水中,放手后物体的将会怎样运动?最后处于什么状态?(用两种方法解答此题)

第六节 浮力的应用学案(第2课时)

【学习目标】1.了解轮船能够浮在液面的道理.2.理解排水量的概念.3.知道潜水艇、气球和飞艇的浮沉原理.

【知识回顾】(1)当G物___F浮或ρ物___ρ液时,物体上浮.(2)当G物____F浮或ρ物___ρ液时,物体悬浮.(3)当G物____F浮或ρ物____ρ液时,物体下沉.

【自学指导】阅读课本P50—52的内容,并回答下列问题:

从浮力的角度看,轮船采用了_______法增大浮力,从而使轮船漂浮在水面上.这种办法的好处是:比同体积的实心体重力______(填“大”或“小”),而且还可以使排开的水_____,所以受到的浮力比同体积的实心体受到的浮力_______(填“大”或“小”).

轮船的大小通常用________来表示.排水量就是轮船________时排开水的_________.如果一艘轮船,它的排水量是1×104t,在密度为1×103kg/m3的河水中航行,根据物体漂浮的条件(F浮=G物),它满载时排开河水的体积是___________m3,如果在密度为1.03×103kg/m3的海水中,所排开的海水的体积比河水的体积______(填“大”或“小”),如果从河流驶入大海,它将_______一些(填“上浮”或“下沉”).

潜水艇两侧有______,向水舱中冲水时,潜水艇的重力逐渐_______,当潜水艇的重力等于它排开的水重力(即浮力)时,潜水艇可以_______在水中,当用压缩空气将水舱内的水排出一部分时,潜水艇的重力_______,从而使重力______浮力,而上浮.所以潜水艇是通过改变______________来实现上浮和下沉的.

气球里的气体密度_______空气的密度,这样在它的重力小于它排开的同体积的空气的重力(即浮力),所以能浮在漂浮在空中.当气球里的气体体积减小时,它排开空气的体积减小,所受到的浮力减小,所以可以降到地面上.飞艇内冲入的也是密度较小的气体,也是通过改变自身....的体积...来改变浮力,从而实现上升和降落. 【典型例题】

例1.潜水艇在海水里匀速上浮过程中(未露出水面),下面说法中正确的是( ) A 浮力变大,重力小于浮力 B 浮力不变,重力小于浮力

C 浮力不变,重力等于浮力 D 浮力和重力同时变小,但浮力和重力始终相等

例2.一艘轮船满载时排开水的质量是2×107kg,船的自重是7×107N,它最多能装多少千克的货物?当它满载时,它浸入水中的体积是多少立方米?.(g=10N/kg)

【针对练习】轮船的排水量是指轮船所排开水的质量.一艘轮船空载时排水为2600t,满载时排水量为5800t.则轮船自身的质量多大?该轮船最多能装货物的质量是多少千克?

第六节 浮力的判断学案(第3课时)

一、利用F浮=ρgV排进行的定性分析主要有以下两种情况: (1)ρ液一定,通过比较V排确定F浮的大小.

例1.将一石块浸入水中1/3体积时,所受浮力为F1,浸入水中2/3体积时,所受浮力为F2,则F1_____F2.(填大于、小于或等于)

【举一反三】1.金属块浸没在水中,在下沉的过程中所受的浮力( ) A增大 B减小 C不变 D无法确定

2.质量相等的木块和铁块,浸没于水中时所受的浮力为( ) A木块大 B铁块大 C相等 D无法比较

3.等体积的铁块和石块,浸没于水中时所受的浮力( ) A铁块大 B木块大 C相等 D无法比较

4.体积相等的A,B两球,A悬浮在水中,B漂浮在水中,则( ) A A球受浮力大 B B球受浮力大 C两球受浮力相等 D无法判断 (2)V排一定,通过比较ρ液确定F浮的大小.

例2.一金属块浸没于酒精中,所受浮力为F1,浸没于水中所受浮力为F2,则F1___F2. 【举一反三】1.某石块沉没在盐水中,受浮力为F1,悬浮在煤油中,受浮力为F2,则( ) A F1=F2 B F1>F2 C F1

二、当题目中的ρ液、V排都不相同或有一个不确定时,利用F浮=ρ液gV排无法比较F浮的大小,常通过比较F浮和G物的关系比较F浮的大小.当上浮时F浮>G物;当下沉时F浮

例3.一木块浮在水面上所受的浮力为F1,浮在酒精液面上,所受的浮力为F2,则F1_______F2

【举一反三】1.轮船从河里驶进海里,则船将( ) A 上浮一些,浮力增大 B 上浮一些,浮力不变 C 下沉一些,浮力增大 D 下沉一些,浮力不变 2.质量相等的铁球,木球都浮在水面上,则( )

A铁球所受浮力大 B木球所受浮力大 C它们的浮力相等D无法判断哪个浮力大

3.将一石块投入水中,它静止时所受的浮力为F1,投入水银中静止后所受浮力为F2,则( )

(来自:WWw.SmhaiDa.com 海达范文网:浸没在液体中的物体)

A F1=F2 B F1>F2 C F1

A甲球受浮力大 B乙球受浮力大 C两球受浮力相等 D无法判断浮力大小 5.质量相等的木块和蜡块,木块漂浮在酒精面上,蜡块漂浮在水面上,则( ) A木块所受浮力大B腊块所受浮力大C它们受的浮力相等D无法判断浮力大小 6.一蜡块投入酒精中下沉,所受浮力为F1,投入水中它漂浮,所受浮力为F2,则( ) A F1>F2 B F1=F2 C F1

三、V排的比较:常由F浮与G物的关系确定F浮的大小后,通过F浮=ρ液gV排比较得出 例4.质量相等的木块和蜡块分别浮在水面上,排开水的体积分别是V1和V2,则( ) A、V1=V2 B、V1>V2 C、V1

【举一反三】1.质量相等的木块和蜡块,木块漂浮在酒精面上,蜡块漂浮在水面上,,则排开液体体积的大小关系是( )

A木块排开酒精体积大B蜡块排开水的体积大 C相等 D无法比较 2.一木块浮在烧杯内水面上,下列方法能使其所受浮力增大的是( ) A向烧杯内加水 B向烧杯内加盐 C用手向下按木块 D将水倒出少许

四、弹簧测力计示数大小的比较:首先由F浮=ρ液gV排比较F浮的大小,然后由F=G-F浮比较F的大小.

例5.某金属块挂在弹簧测力计下,当其浸没于水中时,弹簧测力计的示数为F1,当其浸没在酒精中时,弹簧测力计的示数为F2,则( ) A F1=F2 B F2>F2 C F1F2 B F1=F2 C F1

2.某金属块挂在弹簧测力计下,浸没于水中时弹簧测力计的示数为10N,当其浸没于盐水中时,弹簧测力计的示数( )

A大于10N B小于10N C等于10N D无法确定

【综合测试】好了我们已经系统地练习了浮力判断,下面让我们进行一个小测试,看你的掌握情况.(每题20分,共100分)

你用的时间:_______ 你的分数:__________ 你对分数是否满意:_________

1.如图所示,甲、乙、丙、丁是4个形状,体积相同而材料不同的球体,图中表示它们在水中静止时的情况,如果它们所受的浮力分别是F甲、F乙、F丙和F丁,则它们的关系正确的是( ) A F甲>F丁 B F甲F丙 D F乙>F丁

2.如果上题中的甲乙丙丁是4个质量相同而材料不同的实心球,,则它们所受的浮力的关系正确的是( )

A F甲F丙 D F乙>F丁

3.如图所示,同一个小球放入三种不同的溶液中,静止时的浮力情况是( ) A在水中最小 B在盐水中最小 C在煤油中最小 D一样大

4.三个外形相同的木球、铜球和铝球,在水中静止如下图所示,则( )

A.木球一定是空心的B.铜球一定是空心的 C.铝球一定是空心的 D.都不一定是空心的

3题图 4题图

5.质量相同,体积不同的铜,铝,木三个实心球,漂浮在水银中,关于在水银面下体积正确的是( )如果把它们都放入水中,静止后,关于在水面下体积正确的是

( )

A 铜球最大 B 木球最大 C 铝球最大 D 三个球在液体中的体积相同

漂浮和悬浮条件的应用

【知识回顾】物体漂浮或悬浮在液体中时,它受到的浮力F浮、重力G物以及排开液体的重力G排之间的关系是:F浮____G排_____G物.

【典型例题】例1.质量是50g的物体漂浮在水面上,则它受到的重力是____N,它受到的浮力是_____N.

例2.如图所示,甲、乙、丙三球静止在水中,它们受到的浮力分别是F甲、F乙、F丙,则:

(1)若三球体积相等,则它们的浮力的大小关系是_______________. (2)若三球质量相等,则它们的浮力的大小关系是_______________. (3)三球的密度大小关系是________________.

例3.把重5N,体积为6×10-4m3的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法正确的是( )

A 物体漂浮,F浮=6N B 物体悬浮,F浮=5N C 物体漂浮,F浮=5N D 物体沉在水底,F浮=6N

例4.一木块漂浮在水面上,露出水面的体积是总体积的3/5,则木块的密度是多少?

例5.有一体积为103cm3的木块,质量是0.6kg,放入水中后漂浮在水面上,求木块受到的浮力和木块露出水面的体积.

课 堂 作 业

1.在盛着水的缸中放有一质量为500g的木块,木块浮在水面上静止不动,该木块所受的浮力为_______N,合力为_______.若木块露出水面的体积占总体积的2/5,则它的密度为________kg/m3

2.一艘轮船的排水量为1×104t,则它在河水中航行时,排开水的体积是__________m3,受到的浮力是_________N,当它从河中驶入海中时,要______一些(填“上浮”或“下沉”),它在海中航行时受到的浮力是__________N.

3.如图所示,甲、乙、丙、丁是4个形状,体积相同而材料不同的球体,图中表示它们在水中静止时的情况,如果它们所受的浮力分别是F甲、F乙、F丙和F丁,则它们的关系正确的是( ) A F甲>F丁 B F甲F丙 D F乙>F丁

4.有一个形状不规则的金属块,在空气中用弹簧测力计称得重4N,把它全部浸入水中称重为3.5N,求:(1)金属块受到的浮力;(2)这块金属块的体积;(3)这块金属块的密度.

漂浮和悬浮条件的应用

【知识回顾】物体漂浮或悬浮在液体中时,它受到的浮力F浮、重力G物以及排开液体的重力G排之间的关系是:F浮____G排_____G物.

【典型例题】例1.质量是50g的物体漂浮在水面上,则它受到的重力是____N,它受到的浮力是_____N.

例2.如图所示,甲、乙、丙三球静止在水中,它们受到的浮力分别是F甲、F乙、F丙,则:

(1)若三球体积相等,则它们的浮力的大小关系是_______________. (2)若三球质量相等,则它们的浮力的大小关系是_______________. (3)三球的密度大小关系是________________.

例3.把重5N,体积为6×10-4m3的物体投入水中,弱不计水的阻力,当物体静止时,下列说法正确的是( )

A 物体漂浮,F浮=6N B 物体悬浮,F浮=5N C 物体漂浮,F浮=5N D 物体沉在水底,F浮=6N

例4.一木块漂浮在水面上,露出水面的体积是总体积的3/5,则木块的密度是多少?

例5.有一体积为103cm3的木块,质量是0.6kg,放入水中后漂浮在水面上,求木块受到的浮力和木块露出水面的体积.

课 堂 作 业

1.在盛着水的缸中放有一质量为500g的木块,木块浮在水面上静止不动,该木块所受的浮力为_______N,合力为_______.若木块露出水面的体积占总体积的2/5,则它的密度为________kg/m3

2.一艘轮船的排水量为1×104t,则它在河水中航行时,排开水的体积是__________m3,受到的浮力是_________N,当它从河中驶入海中时,要______一些(填“上浮”或“下沉”),它在海中航行时受到的浮力是__________N.

3.如图所示,甲、乙、丙、丁是4个形状,体积相同而材料不同的球体,图中表示它们在水中静止时的情况,如果它们所受的浮力分别是F甲、F乙、F丙和F丁,则它们的关系正确的是( ) A F甲>F丁 B F甲F丙 D F乙>F丁

4.有一个形状不规则的金属块,在空气中用弹簧测力计称得重4N,

把它全部浸入水中称重

为3.5N,求:(1)金属块受到的浮力;(2)这块金属块的体积;(3)这块金属块的密度.

浮力的计算方法学案

【学习目标】1.熟悉四种常用的计算浮力的方法.2.会根据题意选择适当的方法计算浮力. 【典型例题】一、浮力产生的原因-----压力差法:F浮=_____________,其中压力F=______;压强P=_________.如果物体漂浮在液面上,此时F向下=0,所以F浮=_______.

例1.边长为10cm的立方体,浸没在水中,物体上表面与液面平行,且液体表面到物体上表面的距离为5cm,如图所示,求:物体受到的浮力

.

二、称重法:F浮=___________,其中G是________________,F示是_________________. 例2.将一物体挂在弹簧测力计挂钩上,示数为70N,将物体浸没入水中时,测力计示数为68N,则物体在水中受到的浮力是多少?物体的体积是多少?

三、阿基米德原理法:F浮=______=_____________.

例3.边长为10cm的立方体木块,漂浮在水中,物体上表面与液面平行,且物体上表面到液体表面的距离为5cm,如图所示,求:物体受到的浮力

.

四、悬浮或漂浮条件法:F浮=_____或ρ液gV排=___________.

例4.一个物体质量是1kg,漂浮在水面上时,露出水面的体积是总体积的1/5,则物体受到

的浮力是多少?物体的密度又是多少?

课 堂 作 业

1.如图所示,边长为0.1m的立方体物体浸没在水中,它的每个正方形表面积是多少?如果它的下表面处的深度为20cm,则下表面处的压强为多少?下表面受到的压力是多少?上表面处的压强是多少?上表面受到的压力是多少?物体受到的浮力是多少牛

?

2.弹簧测力计下吊着重力为15N的金属块,当金属块浸没在水中时,弹簧测力计的示数为10N,则水对金属块的浮力是_________N,金属块排开水的体积是________m3,金属块的体积是__________m3

3.一个球重5N,体积是0.6×10-3m3,浸没在水中,则它所受到的浮力大小为_______N,若它能自由运动,则它在水中将_______(填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)

4.如图所示,水面上的木块,它浸没在水中部分的体积为50cm3,它在水面上的部分是25cm3,求:(1)木块受到的浮力多大?(2)木块的质量是多少?(3)木块的密度多大

?

5.铁的密度是7.9×103kg/m3,水银的密度是13.6×103kg/m3,把一边长为10cm的实心立方体铁块放入水中,则铁块在水中受到的浮力为多少,如果把此铁块放到水银中,浮力又是多少?

篇三:一切浸入液体中的物体

当F浮 G时(即ρ

当F浮 G时(即ρ液 ρ ρ物) 悬浮 下沉 液物

当物体上浮至漂浮时,F浮=G

轮船:漂浮条件的应用。采用“ ”的办法来增大可以利用的浮力,它在航行中受到的浮力是 的。F浮=G排=G船+G货

潜水艇:靠改变自身的 来实现上浮和下沉的。

气球和飞艇:靠改变 来实现升空和降落的。

⒋某长方体高20㎝,底面积50cm,将它浸在水中,它的上表面距水面10㎝,上表面受到的压强是 Pa,受到的压力是 N;下表面受到的

压强是 Pa,受到的压力是 N;此物体受到的浮力是 N。

(g=10N/㎏)

⒌(98安徽省)将边长10㎝,质量为0.8㎏的正方体物块浸没在水中,该物块上、下表面所受的压力差是 N;放手后,物块将 (选填“悬浮”“上浮” “下沉”)⒍(2000重庆)如图所示,A、B是能自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法错误的是 ( )

A. A物体一定受浮力作用 B. B物体一定受浮力作用

C. C部分一定受浮力作用 D. C部分一定受浮力作用

(三) 利用方法3求F浮、ρ或V排 2液

⒎质量是2.7㎏的铝块,一半浸入水中时,所受浮力多大?完全浸没在酒精中时,所受浮力多大?

⒏(200上海市)物体所受的重力为5N,体积,当它浸没在水中时为5×10-4m3,所受的浮力为 N,浮力和重力的合力为 N,方向 。

(四)综合运用方法1和方法3求物体的密度或液体的密度

⒐一物块在空气中用弹簧秤称时,读数为49N,把它全部浸入水中称时为19.6N,求:⑴物块受到的浮力 ⑵物块的体积 ⑶物块的密度

⒑将一个密度为6.0×103㎏/m3的物体用细线挂在弹簧秤称时下,物体浸没在被测液体中,弹簧秤的示数是物体在空气中弹簧秤示数的 ,求这种液体的密度。

(五) 综合运用方法4和方法3求物体的密度或液体的密度

⒒一木块放在水面上时,有 的体积露出水面,当放在另一种液体中时,有 体积浸入液体。求木块的密度和这种液体的密度各是多少?

篇四:物体在液体中所受浮力的大小还与液体的有关---沪科版物理8年级9.3 物体的浮与沉教案

篇五:小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律

浮力知识测定物质密度的思考

江苏省江阴市河塘中学 赵永忠

浮力的知识是初中物理力学的综合,它是平衡力、液体的压力和压强、物质的密度和质量等知识的综合,是中考的一个重要考点,特别是浮力与物质密度的测定的结合,它不仅能考查学生灵活运用知识的能力,而且能拓展学生实验设计和操作能力,本文将对浮力知识测量物质密度的方法和技巧进行分析。

我们知道计算浮力的方法有三个:称重法(F浮=G-F);阿基米德原理(F浮=G排液=ρ

gV排);平衡法(漂浮与悬浮时F浮=G)。阿基米德原理是计算浮力普遍适用的方法,

而称重法与平衡法都有一定的局限性,称重法主要用在放入液体中下沉的物体(即所谓的“沉体”),平衡法主要应用于漂浮的物体(即所谓的“浮体”),下面我们从“沉体”和“浮体”两方面来讨论测物质密度的特点。

一、利用“沉体”测密度

例1 某弹簧测力计下面挂玻璃球时示数为4N,当玻璃球浸没在水中时示数为2N,当玻璃球浸没在某液体中时示数为3N,则玻璃球和某液体的密度分别为多少?

分析:玻璃的密度ρ=m/V,由于玻璃球在水中下沉而浸没在水中,所以排开水的体积就是玻璃的体积,而排开水的体积可以通过水中的浮力来考虑,对于在水中下沉的玻璃球,它的浮力可以利用弹簧测力计通过称重法来测量,同时弹簧测力计还测量了玻璃球的重力从而得到它的质量,这样玻璃球的密度就可以获得。同样液体的密度可以利用

阿基米德原理,通过玻璃球在液体中的浮力来考虑,浸没在液体中的玻璃球的浮力也可以通过称重法来计算,排开液体的体积就是排开水的体积。

解:F浮水=G-F水=ρ

F浮液=G-F液=ρ

gV排水 ①

gV排液 ②

∴V玻=V排水=

=m

3

∴ρ玻=

==2000

将①/②得:

∴ρ液=

ρ水=500

从例1的解析可以发现:利用“沉体”测物质密度重要的工具是弹簧测力计,特点是“沉体”排开液体的体积等于物体的体积。而且通过这个例题发现:弹簧测力计结合某个“沉体”可以改装成测液体密度的密度计。根据例一,弹簧测力计结合玻璃球可得如图的密度计:2N处对应水的密度1000kg/m;3N处对应液体密度为500kg/m;4N是空气中的读数,相当于浸没在密度为0的液体中,所以此处对应液体的密度为0kg/m,即是密度计的零刻度;而0N时弹簧测力计对玻璃球没有拉力,玻璃球相当于悬浮在液体中,该处对应的液体密度等于玻璃球的密度2000kg/m。而且它的刻度是均匀的,测量范围是0~2000kg/m,从上到下为从大到小,零刻度在下面,最小刻度为100kg/m,根据这些数据当弹簧测力计下的玻璃球浸没在某种液体中可以直接读出液体的密度,如图指针在箭头位置,则液体的密度可直接读出为1200kg/m。

二、利用“浮体”测密度

例2 现有一块长方体小木块,一杯牛奶,如何利用浮力知识测量木块和牛奶的密度?

分析:当木块在液体中漂浮时G木=m木g=F浮=ρ

∴只要ρ液已知(常选用水),V排测出(常用量筒)可得到木块的质量,而用细针

3

3

3

3

3

3

3

gV排

让木块浸没在量筒的水中,可以得到木块的体积。

同样测出木块的质量后,再用量筒测出木块排开牛奶的体积就可得到牛奶的密度。

∴本实验的器材为量筒、足量的水、细针。

测量的过程如下:

⑴在量筒中装入适量的水,记下水面的刻度为V1

⑵让木块漂浮在量筒中的水面上,记下此时水面的刻度为V2

⑶用细针将木块浸没在量筒的水中,记下此时水面的刻度为V3

⑷将量筒中水换成适量牛奶,记下牛奶面的刻度为V4

⑸将木块漂浮在量筒中的牛奶面上,记下此时牛奶面的刻度为V5

这样ρ木=

= ρ

牛奶

==

从例2可以发现:利用“浮体”测密度主要工具为量筒或量杯,“浮体”的重力等于“浮体”受到的浮力是解决这类问题的关键。如果“浮体”是一个规则的物体,测量密度更方便:只须烧杯、水、刻度尺和待测液体不需要量筒。过程如下图:

用刻度尺测出规则“浮体”的长度L及投入水中后露出水面的高度h(如上图),

则“浮体”的密度为

若投入某液体中露出液面的高度为h′(如上图),那么液体的密度为

由上题得到启示:在规则的“浮体”侧面刻上均匀的刻度,可以使它成为一个密度计,刻度可以这样来确定:将它放入水中漂浮,如果水面下有如图的6格,则此处记为水的密度1000kg/m,

若将它投入其他液体中时,液面下的格数为n(可直接读出),

那么根据漂浮的物体F浮=G可得: ρ

3

gV排水=ρ

gV排液 ∴ρ

6=ρ

n ,ρ

6=ρ

10

则对应的液体的密度为

,木块的密度为0.6ρ水。

三、结合“沉体”和“浮体”的特点测密度

例3 现有一个小玻璃试管,利用量筒和足量的水如何测量玻璃的密度?

分析:要测玻璃的密度,必须测出小玻璃试管的质量和它具有的玻璃的体积。当小玻璃试管下沉在量筒的水中时可以测出它的体积;小玻璃试管的质量可以通过测量它的重力获得,由于小玻璃试管漂浮在水面上时它的重力就等于浮力,所以只要用量筒测量它漂浮时排开水的体积,就可以得到它的质量。

这样测量的过程如图所示:

步骤为:

①在量筒中放入适量水,记下水面对应的刻度为V。

②将小玻璃试管漂浮在量筒的水面上记下水面对应的刻度为V1。

③将小玻璃试管下沉到量筒的水中,记下水面对应的刻度为V2。

那么,玻璃的密度为

由例3可以更进一步思考:利用量筒、小玻璃管、足量的水、细线,如何测量细沙的密度?

分析:细沙的密度ρ=m/V,细沙的质量由于没有天平,可以通过测量漂浮时的浮力来得到,细沙要漂浮必须将它放到小玻璃管中;对应的体积可让小试管中的细沙下沉到量筒中的水中获得。实验过程如下图:

步骤为:

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