拓展課Ⅰ利用浮力測密度（原卷版）

拓展課Ⅰ利用浮力測密度【知識(shí)掌握】如何用浮力知識(shí)來測固體或液體的密度（1）測固體的密度[方法一]請利用彈簧測力計(jì)、水、燒杯測出一塊小石頭(ρ物>ρ水)的密度。①實(shí)驗(yàn)原理F浮=G－F拉(稱重法)②步驟a用彈簧測力計(jì)先測出小石塊在空氣中的重力記為G石；b用彈簧測力計(jì)懸吊著小石塊，使之浸沒在水杯中。并記下此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F拉；c由F?。獸拉=G可求得小石塊浸沒在水中受到的浮力為F浮=G石－F拉；d由F浮=ρ液gV排和G=mg=ρ物gV物及V物=V排得。[方法二]利用量筒、水、細(xì)針測出不沉于水的蠟塊(ρ物<ρ水)密度。①實(shí)驗(yàn)原理F?。紾(漂浮法)②步驟a先往量筒中倒入適量的水，記下水的體積為V0；b然后往量筒中放入小蠟塊，待小蠟塊靜止后，記下水面現(xiàn)在所對(duì)應(yīng)的刻度為V1，即蠟塊漂浮時(shí)V排=V1－V0；c用細(xì)針將蠟塊全部按入水中，記下現(xiàn)在水面刻度為V2，此時(shí)蠟塊的體積為V蠟=V2－V0；d利用漂浮條件F浮=G，即ρ水gV排=ρ蠟gV蠟得出。（2）測液體的密度[方法一]原理F浮=G－F拉和F浮=ρ液gV排。(稱重法)器材彈簧測力計(jì)、燒杯、適量的水、適量的待測液體和一個(gè)密度大于水和液體的物體。過程用上述器材分別測出物體在水中和待測液體中的浮力,則有即:。[方法二]原理F浮=G物(漂浮法)器材量筒、水和待測液體、一個(gè)密度比水和待測液體小的物體。過程用上述器材分別測出物體在水中和待測液體中的V排即可,即:由G物＝F浮水和G物=F浮液可知ρ水gV排水＝ρ液gV排液，也即?！眷柟烫岣摺?．小金用粗細(xì)均勻的一次性吸管制成一支密度計(jì)，用它來測量液體密度，分別將吸管置于甲、乙兩種不同的液體中，如圖所示。（1）密度計(jì)在甲、乙兩液體中所受浮力F甲F乙（選填“＜”、“＝”或“＞”）。（2）液體密度ρ甲ρ乙（選填“＜”“＝”或“＞”）。（3）小金在標(biāo)注刻度時(shí)將該密度計(jì)放入酒精中，此時(shí)密度計(jì)底端到液面的長度h為12.5cm，該處刻度標(biāo)記“0.8g/cm3”，則“1g/cm3”的刻度應(yīng)標(biāo)記于長度h為cm處。2．小金在做“驗(yàn)證阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用細(xì)線綁住石塊，測出石塊重力，記錄測力計(jì)的示數(shù)F1；②用彈簧測力計(jì)測小桶的重力，記錄測力計(jì)的示數(shù)F2；③將石塊緩慢浸沒在裝滿水的燒杯中（液面與杯口齊平），用小桶接住從燒杯里溢出的水，記錄測力計(jì)的示數(shù)F3；④用彈簧測力計(jì)測量，記錄測力計(jì)的示數(shù)F4；測量的量F1F2F3F4測力計(jì)示數(shù)1.5N0.5N1N（1）將實(shí)驗(yàn)步驟④補(bǔ)充完整。（2）根據(jù)示數(shù)F1和F3可得石塊所受浮力大小為。（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，F(xiàn)4的值為，可得石塊所受浮力等于排開液體的重力。（4）分析數(shù)據(jù)，還可求得石塊密度為kg/m3。3．小徐同學(xué)想把彈簧測力計(jì)改裝成液體密度計(jì)。他用重力為1.2N的空桶分別盛滿酒精、水、鹽水三種液體，用彈簧測力計(jì)依次測出三種液體和小桶的總重力，所得數(shù)據(jù)記錄于下表中。液體種類酒精水鹽水液體密度ρ/kg?m﹣30.8×1031.0×1031.1×103彈簧測力計(jì)的示數(shù)F/N2.02.22.3（1）應(yīng)將彈簧測力計(jì)的1.2N處標(biāo)記為刻度。（2）利用該“密度計(jì)”可測得液體的密度最大為kg/m3。（3）已知該“密度計(jì)”的最小刻度值為0.1×103kg/m3，則用它（選填“能”或“不能”）精確測量出0.71×103kg/m3汽油的密度。4．小科按照教材中“綜合實(shí)踐活動(dòng)”的要求，制作簡易密度計(jì)。（1）取一根粗細(xì)均勻的飲料吸管，在其下端塞入適量金屬絲，并用石蠟封口。塞入金屬絲的目的是使吸管能在液體中。（2）將吸管放到水中的情景如圖（a）所示，測得浸入的長度為H；放到另一液體中的情景如圖（b）所示，浸入的長度為h。用ρ液、ρ水分別表示液體和水的密度，則ρ液ρ水（填“＞”、“＜”或“＝”）。實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345液體密度ρ/g?cm﹣30.80.91.01.11.2浸入的深度h/cm6.35.65.04.54.2（3）小科做了五次實(shí)驗(yàn)，獲得的數(shù)據(jù)如上表：小科根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在吸管上標(biāo)出0.8、0.9、1.0、1.1、1.2刻度線（單位g/cm3）。小科通過比較上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可不可以研究浮力大小與液體密度的關(guān)系，并請說明原因。（4）接著小科再用這個(gè)密度計(jì)測量食油的密度。但操作時(shí)卻出現(xiàn)了圖（c）所示的情形。請你幫助小科稍加改進(jìn)，利用該密度計(jì)順利測出食油的密度。5．如圖是興趣小組利用空心圓柱形塑料管制作成的一個(gè)液體密度計(jì)，已知空管的質(zhì)量為2g。其工作原理是：將空管豎直漂浮于水中，則與水面相平的位置就確定為密度計(jì)的0刻度線。測量某種液體密度時(shí)，規(guī)定管中倒入2mL待測液體（如圖），再將管子漂浮于水中，可以直接讀取與水面相平的刻度作為待測液體的密度值。（1）在確定0刻度線時(shí)，讓空管豎直漂浮于水中，則此時(shí)空管排開水的體積為cm3。（2）若測量過程中，由于讀數(shù)時(shí)視線錯(cuò)誤，實(shí)際向空管中倒入待測液體的體積小于2mL。則將導(dǎo)致測量值（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。（3）為了增大該密度計(jì)的精確度，下列方法可行的是。（可多選）A.增加燒杯中水的質(zhì)量B.將燒杯中水改為密度更小的液體C.使用管徑較細(xì)的空心管D.將規(guī)定的2mL待測液體的數(shù)值增加6．小金在學(xué)習(xí)浮力時(shí)認(rèn)識(shí)了密度計(jì)，接下來是他對(duì)密度計(jì)的學(xué)習(xí)和研究的過程。（1）他將同一支密度計(jì)分別靜止在水和酒精中（如圖甲、乙所示），則密度計(jì)受到的浮力（選填“變大”、“變小”或“不變”）；裝水的容器是（選填“甲”或“乙”）。（2）接著小金將一只鉛筆的下端纏繞了適量銅絲，自制了一支密度計(jì)（如圖丙）；為了給密度計(jì)標(biāo)上刻度，他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：a．將其放入水中，豎立靜止后，在密度計(jì)上與水面相平處標(biāo)上水的密度值1.0g/cm3；b．將其放入植物油中，用同樣的方法在密度計(jì)上標(biāo)上植物油的密度值0.9g/cm3；①如丙圖所示，小金制作的密度計(jì)，你認(rèn)為刻度0.9應(yīng)該在點(diǎn)（選填“p”或“q”）。②在使用過程中，小金發(fā)現(xiàn)細(xì)銅絲易滑落，于是他改變這段細(xì)銅絲的形狀．并把銅絲置于玻璃管內(nèi)．再次測量同一杯液體密度（如圖?。瑴y量過程中杯內(nèi)液體總量沒有變化。則杯中液面將（填“上升”、“下降”或“仍在A處”）。7．同學(xué)們用空塑料瓶和細(xì)砂等材料探究影響浮力大小的因素。（1）同學(xué)們根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)提出了如下三種猜想，并舉出了相應(yīng)的實(shí)例。猜想一：浮力的大小與物體的密度有關(guān)。實(shí)例：鐵塊在水中下沉，木頭可以浮在水面上。猜想二：浮力的大小與液體的密度有關(guān)。實(shí)例：雞蛋在水中下沉，在鹽水中可以浮起來。猜想三：浮力的大小與沒入液體中的深度有關(guān)。實(shí)例：在游泳池里，人往下越浸越深，感覺到水向上托自己的力越來越大。（2）為了驗(yàn)證以上猜想是否正確，同學(xué)們選擇了裝入細(xì)砂的塑料瓶和其他實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)過程如圖所示。①根據(jù)實(shí)驗(yàn)中（填字母）兩個(gè)步驟，可以驗(yàn)證猜想二是正確的。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟c和d，可以驗(yàn)證猜想三是（填“正確”或“錯(cuò)誤”）的：對(duì)該猜想所對(duì)應(yīng)的實(shí)例，合理的解釋是。③要驗(yàn)證猜想一是否正確，可以在塑料瓶中后再進(jìn)行探究。④同學(xué)們認(rèn)為，猜想一和猜想二中的實(shí)例反映了物體的浮與沉可能與密度有關(guān)，要選用一個(gè)能漂浮在圖e中鹽水上的物體，物體的密度應(yīng)小于g/cm3。8．學(xué)習(xí)浮力知識(shí)后，小華想制作一個(gè)密度計(jì)，他制作步驟如下：a、取一根飲料吸管，將一些鐵絲從吸管的下端塞入作為配重，并用石蠟將吸管的下端封起來。b、將其漂浮在水中，在吸管上標(biāo)出水面的位置，測出該位置到吸管下端的距離，即吸管浸入水中的深度H＝5cm。如圖所示。c、推導(dǎo)：設(shè)吸管橫截面積為S，在水中漂浮，故浮力與重力二力平衡，所以G＝ρ水gSH；若漂浮在其它液體中，則沒入的深度h會(huì)因液體密度的改變而改變，但浮力仍與重力平衡，即G＝ρ液gSH。d、根據(jù)以上推導(dǎo)的公式，可計(jì)算出液體密度與下表中的密度相等時(shí)，簡易密度計(jì)浸入的深度h（取密度的單位為g/cm3）。e、小華做了五次實(shí)驗(yàn)，獲得的數(shù)據(jù)如表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345液體密度ρ/（g?cm﹣3）0.80.91.01.1浸入的深度h/（cm）6.35.654.54（1）小華制作密度計(jì)的原理是利用了物體漂浮在液面時(shí)，浮力重力（選填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）通過對(duì)步驟c的分析，請推導(dǎo)出漂浮在ρ液液體中時(shí)，浸入深度h＝（用ρ水、ρ液、H表達(dá)）。在第5次實(shí)驗(yàn)中，觀察到該密度計(jì)沒入某種液體的深度是4cm，則該液體的密度是g/cm3。（3）分析表中數(shù)據(jù)或制作的密度計(jì)發(fā)現(xiàn)：簡易密度計(jì)的刻度線分布（“是”或“不是”）均勻的。9．某?？茖W(xué)興趣小組在學(xué)習(xí)了“植物體對(duì)水的吸收、利用和散失”的知識(shí)后，利用食鹽、水、新鮮冬瓜和自制土密度計(jì)對(duì)植物細(xì)胞吸水、失水的原理展開探究。他們將冬瓜除去瓜瓤后制成“冬瓜碗”，并在“冬瓜碗”中加入240g密度為1.2g/cm3的食鹽水。并在溶液中放置自制土密度計(jì)（實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示），通過觀察一段時(shí)間后土密度計(jì)浸沒深度的變化，分析研究冬瓜得失水分的狀況。若土密度計(jì)在溶液中浸沒的深度隨時(shí)間的變化曲線如圖乙所示。請你幫助該興趣小組完成實(shí)驗(yàn)的探究和分析。（1）實(shí)驗(yàn)過程中，土密度計(jì)所受的浮力（選填“增大”、“減小”或“不變”）。根據(jù)土密度計(jì)浸沒深度的變化情況可知，冬瓜在鹽水中（選填“吸水”或“失水”），且速度變化的特點(diǎn)是。（2）根據(jù)圖象數(shù)據(jù)通過計(jì)算可知，一段時(shí)間后鹽水的密度是g/cm3（3）為了提高該實(shí)驗(yàn)中土密度計(jì)的精確程度，可以采取的辦法是。10．測量液體密度的儀器叫做密度計(jì)。圖（a）和圖（b）是自制的簡易密度計(jì)，它是在木棒的一端纏繞一些銅絲做成的，將其放入盛有不同液體的兩個(gè)燒杯中。（1）請判斷哪