(完整版)利用浮力测量物体密度
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初中物理密度测量方法总汇一、 有天平,有量筒(常规方法)1. 固体:m 0V 1V 2表达式:2. 液体 1V 2 表达式:二、 有天平,无量筒(等体积替代法)1. 固体 m 0m 1m 2 表达式: 2. 液体01m 2 表达式:012m V V ρ=-12m m Vρ-=器材:石块、天平和砝码、量筒、足够多的水和细线(1) 先用调好的天平测量出石块的质量0m(2) 在量筒中装入适量的水,读取示数1V(3) 用细线系住石块,将其浸没在水中(密度小于液体密度的固体可采用针压法或坠物法),读取示数2V 器材:待测液体、量筒、烧杯、天平和砝码(1) 在烧杯中装入适量的待测液体,用调好的天平测量出烧杯和液体质量1m(2) 把烧杯中的部分液体倒入量筒,读取示数V (3) 用天平测得烧杯中剩余液体和烧杯的总质量2m 0120012m m m m m m m ρρ+-=+-水水m =仪器:石块、烧杯、天平和砝码、足够多的水、足够长的细线(1) 用调好的天平测出待测固体的质量0m(2) 将烧杯中盛满水,用天平测得烧杯和水的质量1m (3) 用细线系住石块,使其浸没在烧杯中,待液体溢出后,用天平测得此时烧杯总质量2m 102010m m m m m m ρρ--=-水水m =仪器:烧杯、足够多的水,足够多的待测液体、天平和砝码 (1) 用调整好的天平测得空烧杯的质量为0m(2) 将烧杯装满水,用天平测得烧杯和水质量为1m (3) 将烧杯中的水倒掉,然后在烧杯中装满待测液体,测得此时烧杯和液体的质量为2m器材:天平、待测试管,足够多的水(1) 在量筒内装有适量的水,读取示数1V(2) 将试管开口向上放入量筒,使其漂浮在水面上,此时量筒示数2V(3) 使试管沉底,没入水中,读取量筒示数3V器材:水槽、烧杯、量筒、足够多的水和细线、石块、笔或橡皮筋 (1) 用细线系住石块,将其放入烧杯内,然后烧杯放入盛有水的水槽内,用笔在烧杯上标记出液面(2) 取出塑料盒内的固体,往里缓慢倒入水,直到量筒内液面达到标记的高度(3) 将烧杯内水倒入量筒内,读取示数为1V(4) 在量筒内装有适量的水,示数为2V ,然后通过细线将固体放入液体内,测得此时示数为3V 器材:量筒、足够的水、待测液体、密度较小的固体(1) 量筒内装有体积为1V 的水(2) 将一密度较小的固体放入水中,测得体积为2V (3) 在量筒内装入适量的液体,测得体积为3V (4) 再将固体放入该液体内,测得体积为4V 三、 有量筒,无天平1. 固体a 、一漂一沉法 V1V 2V3表达式: b 、(曹冲称象法)123 表达式:c 、 V 2V 3 公式: 3. 液体a 、等浮力法1234 公式:212131V V V V V V ρρρ--=-水水m=()2131V V V V ρρ-=-水43212143V V V V V V V V ρρρρ---=-液水水g()=g()132V V V ρρ=-水器材:量筒、待测固体、足够的水和细线、木块或塑料盒(1) 将一木块放入盛有水的量筒内,测得体积为1V(2) 将待测固体放在木块上,测得量筒示数为2V(3) 然后通过细线将固体也放入量筒内,此时量筒示数为3Vb、(曹冲称象法)12表达式:四、只有弹簧测力计1.固体(双提法)GF表达式:2.液体(三提法)GF1F2表达式:五、只有刻度尺1.土密度计法表达式:21VVρρ=水ρρρ=水排水GgV=G-F,G-F0120201F Fρρρρ=++=水排液排液水G gV=gVG-FG-F1212h hh hρρρρ-∆=-∆水液液水gh=gh器材:小烧杯、水槽、量筒、待测液体、足够的水(1)在小烧杯中倒入适量的水,然后将小烧杯放入一个水槽内,标记出液面高度(2)将小烧杯中的水倒入量筒内测得体积为1V(3)将小烧杯放在大烧杯内,将待测液体缓慢的倒入小烧杯内,直到水槽内液面上升到标记处(4)将小烧杯内的待测液体倒入量筒内测得体积为2V器材:弹簧测力计、烧杯、足够的水和细线、石块(1)用细线系住石块,用调整好的弹簧测力计测得石块的重力G(2)用弹簧测力计悬挂着固体,将其完全浸没在盛有水的烧杯内,此时示数为F器材:刻度尺,烧杯、足够的水和待测液体、粗细均匀的塑料棒或木棒,足够的金属丝(1) 取粗细均匀的木棒,用刻度尺测量其长度h ,底部缠上足够的金属丝(2) 烧杯中装入足够多的水,将木棒放入烧杯内竖直漂浮,用刻度尺测量露出水面的高度1h ∆(3) 倒掉烧杯中的水,装入足够多的待测液体,将木棒放入烧杯内,使其竖直漂浮,用刻度尺测量露出液面的高度2h ∆2. 等压强法h 2表达式:器材:玻璃管、橡皮膜和细线、烧杯、足够多的水和待测液体、刻度尺 (1) 使用刻度尺测出试管的长度h ,通过细线用橡皮膜将玻璃管一端密封住 (2) 玻璃管内部装有适量的待测液体,用刻度尺测量液面高度为1h ,缓慢浸入盛有水的烧杯内,直至橡皮膜水平(3) 测得玻璃管露出水面的高度h ∆ 11)h h h h ρρρρ-∆=-水液液水gh =g(h一、 测固体密度基本原理:ρ=m/V1. 常规法:器材:天平、量筒、水、金属块、细绳步骤:1)、用天平称出金属块的质量m ;2)、往量筒中注入适量水,读出体积为V 1,3)、用细绳系住金属块放入量筒中,浸没,读出体积为V 2。
《用浮力知识求固体或液体的密度》归纳用浮力知识求固体和液体密度的情况,可分为有四类。
固体密度分为两类:(1)放入液体中漂浮的固体 (2)放入液体中下沉的固体 液体密度分为两类:(1)利用固体放入待测液体中漂浮时,求待测液体的密度 (2)利用固体放入待测液体中下沉时,求待测液体的密度其中要充分利用水的密度已知这一有利条件,1克水的体积是1cm 3;反之,1cm 3的水的质量就是1克。
知道水的质量就相当于知道了水的体积;反过来,知道了水的体积相当于知道了水的质量。
在解决浮力问题时,要巧借水的体积来代替物体的体积,巧借水的质量来代替物体的质量。
一测固体的密度1、轻的固体(漂浮法):放在液体中漂浮的固体因为:F G =浮物又,F V g ρ=浮液排 G V g ρ=物物物 所以:V V ρρ=液排物物 即: V V ρρ=排物液物例如:一个木块静止在水中时, 有2/5的体积露出水面,则木块的密度是2、重的固体:放在液体中下沉的固体a 、测出重物在空气中的重力记为G ;b 、 测出完全浸没在液体(一般情况是水)中时,弹簧测力计的示数F 拉; 因为:Gm g=V V =物排 又因为: F G F V g gρρ-==浮拉排液液 所以: G m G V G F g G F gρρρ===--物液拉拉液 即:G G F ρρ=-物液拉例如:用细线系住一个金属块挂在弹簧测力计下称重为6N ,把金属块刚好浸没于水中,弹簧测力计的示数为4N ,则此金属块的密度为二、测液体的密度1、放入待测液体中漂浮的情况(漂浮法):固体在待测液体中漂浮物体在水中的浮力: F G =水 物体在另一种待测液体中的浮力:F G=液 所以:F F =水液 即:V V g g ρρ=水排水液排液V V ρρ=水排水液排液 化简有: V =V ρρ排水液水排液 即:液体的密度:V=V ρρ排水液水排液例如:一个木块静止在水中时, 有2/5的体积露出水面,放入另一种液体中静止时正好有1/4的体积露出液面,则这种液体的密度是2、放入待测液体中下沉的情况:固体在待测液体中下沉a 、测物体在空气中的重力记为Gb 、测该物体完全浸没在水中时的拉力记为F 1c 、测该物体完全浸没在待测液体中时的拉力记为F2 在水中时: 1G F F gV gV ρρ-===浮水排水水 在待测液体中时:2G F F gV gV ρρ-===浮液排液液两式相除得:12G F G F ρρ-=-水液所以: 21G F G F ρρ-=-液水 即:待测液体的密度: 21G F G F ρρ-=-液水例如:一个金属块用细线系住挂在弹簧测力计下称重为6N ,把金属块刚好浸没于水中,弹簧测力计的示数为4N ,把金属块刚好浸没于另一种液体中,弹簧测力计的示数为4.5N ,则这种液体的密度是三、只用天平与烧杯(或溢水杯)求物体密度。
利用浮力测密度的方法一、实验原理浮力测密度的方法是利用物体在液体中受到的浮力与物体的重力相等,从而可以求出物体的密度。
其公式为:ρ = m / V = mg / (mg - ρfV)其中,ρ为物体的密度;m为物体的质量;V为物体的体积;g为重力加速度;ρf为液体的密度。
二、实验器材1. 毛细管:用于吸取液体,通常是玻璃制品。
2. 测量筒:用于测量液体的容积,通常是塑料或玻璃制品。
3. 物品:需要测定密度的物品。
4. 液体:用于提供支持和提供浮力的介质,通常是水或酒精。
5. 天平:用于测量物品质量和确定误差范围。
三、实验步骤1. 准备好所有实验器材,并将天平调零。
2. 用毛细管吸取足够多的液体,并将其放入测量筒中。
注意要记录下液面高度,以便后续计算。
3. 将待测物品放入容器中,并记录下其重量。
如果需要精确计算,则可以多次称量取平均值。
4. 将容器放入液体中,确保其完全浸没在液体中。
注意要记录下液面高度,以便后续计算。
5. 计算物品在空气中的重力和在液体中的浮力。
其中,物品在空气中的重力为其重量,而在液体中的浮力为ρfVg,其中ρf为液体密度,V 为物品体积,g为重力加速度。
6. 比较物品在空气和液体中的重力和浮力大小,并计算出物品所受到的净浮力。
如果净浮力为零,则说明物品密度等于液体密度;如果净浮力大于零,则说明物品密度小于液体密度;如果净浮力小于零,则说明物品密度大于液体密度。
7. 根据实验结果计算出物品的密度,并记录下来。
如果需要精确计算,则可以多次实验取平均值。
四、实验注意事项1. 实验过程中要保持仪器干燥和清洁,以避免误差产生。
2. 液面高度应该尽可能地精确记录下来,并且应该保持一致性以避免误差产生。
3. 物品应该尽可能地与容器接触面积大,以避免测量误差产生。
4. 实验结果应该进行多次实验取平均值,以确保准确性。
5. 在实验过程中要注意安全,避免发生意外事故。
一、利用浮力测固体质量的质量原理:根据物体漂浮在液面上时,F浮=G物=m物g,而F浮=液gV排,只要能测物体漂浮时的浮力,通过等量代换就能间接算出物体的质量,然后根据=m/v,求得待测物的密度。
对于不能漂浮的物体,要创造条件使其漂浮。
方法:等量代换公式变形充分利用漂浮F浮=G物的特点例1请利用一个量筒和适量的水测出一玻璃制成的小试管的密度,写出主要实验步骤和玻璃密度表达式。
分析:有量筒和水易测出试管的体积,要测其密度关键是如何通过等量代换找出质量。
空试管能漂浮在水面上F浮=G物,算出浮力就知道重力和质量。
实验步骤:(如下图)(1)在量筒中倒入适量水,记下水面对应刻度V1。
(2)将小试管放进量筒使其漂浮,记下水面对应刻度V2。
(3)将小试管沉浮在量筒里的水中,记下水面对应刻度V3。
表达式:玻=拓展:利用上题中的器材,如何测出沙子的密度。
分析:沙子的密度大于水,要创造条件使其漂浮(将沙子放进漂浮的试管里),沙子重力等于试管增大的浮力。
实验步骤见图:表达式:其实上题中的试管就相当于浮力秤,将被测物放进漂浮的试管,增加的浮力即为被测物重力,G物=水g(V2-V1)。
“曹冲称象”也是利用这个原理测质量,使船两次浸入水中的深度相同,所受浮力相同,于是大象重等于石头重。
对于密度大于水的橡皮泥,可做成船状使其漂浮,测出V排算出浮力得到质量,再使其下沉测出体积,可算出密度。
二、利用浮力测固体物质的体积原理:根据F浮=液gV排得V排=,浸没时V排=V物,测出其浸没时受到的浮力,可计算物体排开液体的体积,即为物体体积。
方法:等量代换公式变形充分利用浸没V排=V物的特点例2 小新能利用的器材有:弹簧秤、大口溢水杯、口径较小的量筒、细线和足量的水,他要测量一石块的密度,请你写出他能用的两种方法并写出所测石块密度的表达式。
分析:用弹簧秤很容易测出石块的重力得到质量,但由于量筒口径较小,无法直接测出石块体积。
若能测出其浸没时受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排得V排=,浸没V排=V物可得石块体积。
专题突破12 应用浮力测量物质密度▲ 考点解读▲ 题型一 称重法测量物体的密度如图1,用弹簧测力计测两次,第一次在空气中,第二次在液体中,两次的差即为浮力大小。
物体未接触水面时,对物体受力分析:物体在竖直方向受到重力和弹簧测力计的拉力保持平衡,因此:G F =1当物体浸没于水中后,弹簧测力计的示数为F ,物体在竖直方向受到重力,拉力和浮力的作用保持平衡,对物体进行受力分析:G F F =+浮由此得到:F G F -=浮图 1 图 2 注意:前提是此物体密度比液体密度大,否则无法垂入液体中;物体进入液体时,不能触底,也不能碰壁。
如果物体密度比水小(比如木块),还想测它完全浸没时的浮力,那么,可以用一个密度比较大的物体把木块拖下水。
如图2。
则木块完全浸没所受的浮力为:21F F G F -+=浮想一想:如果我们用双簧法测得的浮力,是完全浸没在水中的浮力,而水的密度又已知,那么我们可不可以计算出物体的密度呢?分析:根据公式排水浮gV F ρ=可知,gF V 水浮排ρ=, 当物体完全浸没在水中时,排物V V =,因此gF V 水浮物ρ=,又根据公式浮水物浮水水浮物ρρρF G F mg g F m V m ====ρ,因此水浮物ρρF G =,即可求出物体的密度。
▲ 习题练习一.选择题1.某冰块中有一小石头,冰和石头的总质量是64克,将它们放在盛有水的圆柱形容器中恰好悬浮于水中。
当冰全部熔化后,容器里的水面下降了0.6厘米,若容器的底面积为10厘米2,则石头的密度为( ) A .2.0×103千克/米3 B .2.5×103千克/米3C .3.0×103千克/米3D .3.5×103千克/米32.如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(不考虑水的阻力),图乙是绳子拉力F 随时间t 变化的图象,根据图象信息,下列判断正确的是( )A .浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20NB .该金属块的密度是3.4×103kg/m 3C .在t 1至t 2金属块在水中受到的浮力逐渐增大D .该金属块重力的大小为34N3.如图弹簧测力计下悬挂一物体,当物体三分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N ,当物体二分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N ,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力和该物体的密度分别为(ρ水=1×103kg/m 3,g =10N/kg )( )A .9N ,0.75×103kg/m 3B .9N ,0.8×103kg/m 3C.8N,0.75×103kg/m3D.8N,0.8×103kg/m34.如图,底面积为200cm2的圆柱形容器内装有适量的水,将其竖直放在水平桌面上,把边长为10cm的正方体木块A放入水后,再在木块A的上方放一物体B,物体B恰好没入水中,如图所示,已知物体B的密度为3×103kg/m3,质量为0.3kg,则:图中A的密度()A.0.6×103 kg/m3B.0.75×103kg/m3C.0.8×103 kg/m3D.0.9×103 kg/m35.一个质量为3kg、底面积为100cm2、装有20cm深的水的圆柱形容器放在水平桌面上,容器的厚度忽略不计。
利用浮力知识测量物体密度的方法作者:刘海波来源:《黑河教育》2008年第02期密度和浮力是初中物理力学重要的概念,是中考的必考内容之一。
这类综合题具有一定的探究性和灵活性,主要考查学生的创新思维能力。
下面通过分析、点评几种例题介绍利用浮力知识测量密度的方法。
例1:王刚星期日来到村里的脐橙种植基地,用所学的物理知识测脐橙的密度。
所能利用的器材有自制的弹簧测力计,盛满水的水桶以及细线。
请你帮他写出实验步骤及脐橙密度表达式(设脐橙密度大于水的密度)。
分析:弹簧测力计可以测出脐橙的重力G,利用G=mg,m=G/g算出脐橙的质量,再利用浮力计算出V排,V物=V排,再利用ρ=m/v计算出脐橙的密度。
答案:实验步骤:(1)用细线系住脐橙在弹簧测力计下,测出脐橙在空气中重力G。
(2)接着将脐橙浸没在水中,测出脐橙在水中重力G′,脐橙的密度ρ=ρ水G/(G—G′)。
点评:本题与浮力有一定的联系,要注意运用m=G/g,运用V排=F浮/(ρ水g),V排=V 物,充分利用这些联系,拓展解题思路。
例2:某校STS活动小组来到砖厂调查,只带上一个量筒。
他们来到制砖车间,看到制砖泥如橡皮泥,但不溶于水。
小利提出要测量制砖泥的密度,可其他成员说未带齐测量工具。
小利向大家说出了实验方案,大家听后都赞许地点头,经过大家的合作最终完成测量任务。
请你代表小利向大家讲他的设计方案,并写出密度的表达式。
分析:这是一道密度和浮力的综合题,测量制砖泥密度的关键是要测出砖泥的质量和体积,但按常规方法是测不出这两个量的,因为没有天平。
若利用漂浮时浮力等于重力的道理再求质量,就会找到解决问题的便捷方法。
答案:(1)量筒中装入适量的水,记录体积为V1。
(2)取一小块砖泥样品,使其浸没于盛水的量筒中,记下液面的位置为V2(3)将样品砖泥做成空心使其漂浮在液面上,记下液面的位置为V3。
密度的表达式为ρ=ρ水(V3-V1)/(V2-V1)。
点评:本题利用制砖泥具有可塑性的特点,先将砖泥做成实心全部浸没于水中,测出体积,随后又做成空心使其漂浮,巧妙地运用物体漂浮时浮力等于重力的道理进一步求出质量,运用ρ=m/v,求出密度。
丈量密度的方法(中考必备 )一、弹簧秤读数差法:若固体密度大于液体密度,可用此法测固体密度。
例 1:给你一把弹簧秤、足量的水、细绳、怎样测石块密度。
方法:( 1)细绳系住石块,用弹簧秤称出石块在空气中重G 1( 2)将石块淹没水中记下弹簧秤示数G 2( 3)推导: F 浮 =G 1-G 2V 石= V 排 =F 浮 / ρ 液 g=(G 1-G 2)/ ρ 水 g /(G -G ) ρ 石 =G 石 /V石 g=G ÷ ( G 1 -G )/ ρ 水 g= G ρ 水 1 2 1 12二、比较法:若固体密度大于水的密度,大于待测液体密度,可用此法测待测液体密度。
例 2:给你弹簧秤、细绳、石块、足量的水和牛奶,怎样测出牛奶的密度。
方法:( 1)细绳系住石块,用弹簧秤称出石块在空气中重G 1( 2)将石块淹没水中记下弹簧秤示数G 2( 3)将石块淹没牛奶中下弹簧秤示数 G 3( 4)推导:在水中遇到的浮力:F =G-G 2 即 ρ水gV 石 = G -G 1 1 1 2在奶中遇到的浮力: F 2=G 1-G 3 即 ρ 奶 gV 石 = G 1 -G 3 两式比较得:ρ奶 = (G -G ) ρ /(G -G ) 1 3 水 12三、沉锤法:若物体密度小于已知液体的密度,可用此法丈量。
例 3(物体密度小于液体密度)现有一木块、一铁块、足量的水、细绳、弹簧秤、测木块密度方法 :( 1)细绳系住木块,用弹簧称称出木块在空气中重G 1( 2)在木块下再系一铁块,将铁块淹没水中记下示数 G 2 ( 3)将木块、铁块都淹没水中,记下弹簧秤示数 G 3( 4)推导:木块遇到的浮力: F 浮 =G 2-G 3木块的体积为: V 木 = V 排 =F 浮 / ρ 液 g=( G 2-G 3 )/ ρ 水 g木块的密度为:ρ 木= G 木 /V 木 g=G 1ρ 水 /(G 2-G 3)四、曹冲秤象法:用此法可测固体密度,也可测液体密度。
浮子式密度计的原理和应用1. 原理浮子式密度计是一种常见的密度测量仪器,它基于浮力原理来测量物体的密度。
其工作原理如下:1.浮子的浮力:当一个物体浸泡在液体中时,液体对物体的作用力可以分为两部分:重力和浮力。
浮力是液体对物体上部的作用力,其大小等于液体排开的体积的重力,即浮子所受的浮力和所排的液体的质量以及该液体的密度相关。
2.浮子和密度的关系:浮子的浮力和重力平衡时,浮子在液体中漂浮的位置取决于液体和浮子的密度。
当浮子的密度与液体的密度相等时,浮子将漂浮在液体表面,若浮子的密度大于液体的密度,则浮子将沉在液体中,若浮子的密度小于液体的密度,则浮子将浮在液体上。
3.根据浮子位置测密度:通过测量浮子在液体中的位置,我们可以确定液体的密度。
使用一个浮动杆或尺等装置,将浮子放入待测液体中,通过观察并测量浮子位移的位置,可以计算出液体的密度。
2. 应用浮子式密度计的应用非常广泛,以下是几个常见的应用领域:2.1 化学工业•溶液浓度测量:浮子式密度计可以用于测量溶液中溶质的浓度。
通过测量浮子在不同浓度溶液中的位置,可以推算出溶质的浓度。
•材料质量控制:浮子式密度计可以用于材料的质量控制。
通过测量材料的密度,可以判断材料的成分和质量是否符合要求。
2.2 石油工业•石油勘探:浮子式密度计可以用于石油勘探过程中对地下油层的密度测量。
通过测量地下岩石和油层的密度差异,可以确定油层的位置和储量。
•油品质量检测:浮子式密度计可以用于油品质量检测。
不同种类的石油产品有不同的密度,可以通过密度测量来判断油品的质量是否符合标准。
2.3 食品工业•糖度测量:浮子式密度计可以用于测量食品中的糖度。
糖和其他成分在水中的溶解度不同,可以通过测量浮子在糖水中的位置来计算出糖度的含量。
•酒精度测量:浮子式密度计也可用于酒精度的测量。
不同酒精含量的酒液有不同的密度,可以利用密度计来测量酒精的浓度。
2.4 医药领域•药品质量检测:浮子式密度计可以用于药品质量的检测。
密度检测方法密度检测是一种常见的分析方法,它可以用于测量物质的密度,从而帮助人们了解物质的性质和特点。
在科学研究、工程技术和日常生活中,密度检测方法都有着重要的应用价值。
本文将介绍几种常见的密度检测方法,希望能够对读者有所帮助。
一、浮力法。
浮力法是一种常见的密度检测方法,它利用物体在液体中受到的浮力来测量物体的密度。
根据阿基米德原理,物体在液体中受到的浮力等于它排开的液体的重量,而排开的液体的重量又与物体的密度成正比。
因此,通过测量物体在液体中的浮力,就可以间接地测量物体的密度。
二、比重法。
比重法是另一种常见的密度检测方法,它利用物体在不同液体中的浸没深度来测量物体的密度。
根据阿基米德原理,物体在液体中受到的浮力与液体的密度成正比,因此在不同密度的液体中,物体的浸没深度也会有所不同。
通过测量物体在不同液体中的浸没深度,就可以计算出物体的密度。
三、气体比重法。
气体比重法是一种用气体来测定固体和液体密度的方法。
它利用气体的密度远小于固体和液体的密度这一特点,通过测量固体或液体在气体中的浮力来间接测定其密度。
这种方法在一些特殊的实验条件下有着重要的应用价值。
四、声速法。
声速法是一种利用声波在不同介质中的传播速度来测定介质密度的方法。
根据声速与介质密度成正比的关系,可以通过测量声波在介质中的传播速度来间接测定介质的密度。
这种方法在材料科学和地质勘探等领域有着广泛的应用。
综上所述,密度检测方法有着多种多样的形式,每种方法都有其适用的场合和特点。
在实际应用中,我们可以根据具体的情况选择合适的密度检测方法,以便更准确地测量物体的密度。
希望本文介绍的内容能够对读者有所启发,也希望读者能够在实际应用中灵活运用这些方法,为科学研究和工程实践提供有力的支持。
阿基米德排水法是一种用水来测定物体密度的方法,利用的是物体浸入水中所产生的浮力和重力的平衡关系。
通过测量水的位移量,可以计算出物体的密度。
下面我们就来探讨一下阿基米德排水法测密度的计算公式。
一、原理介绍阿基米德原理指出,浸没在液体中的物体所受到的浮力大小等于物体排开的液体的重量。
而浮力的大小又与物体排开液体的体积成正比。
通过测量物体浸入液体前后液体的位移量,可以计算出物体排开液体的体积,从而得到物体的密度。
二、实验步骤1. 准备一个容器,并在容器中注满水。
2. 用天平测量物体的质量,并记录下来。
3. 将物体轻轻地放入容器中,使其完全浸入水中。
在物体浸入水中前后,记录下水位的变化,即可得到物体排开液体的体积。
4. 根据浮力的大小等于排开液体的重量的原理,可以通过物体的浸没深度和水的密度来计算出物体的密度。
三、计算公式根据阿基米德原理,可以得出测定物体密度的计算公式如下:密度 = 物体的质量 / (物体的密度 - 水的密度) * 浸没的体积其中,密度为所求的物体的密度,物体的质量和浸没的体积为实验中已测得的数值,水的密度可取为标准值1000kg/m³。
四、注意事项1. 在实验中要确保物体完全浸入水中,以保证测量的准确性。
2. 测量时要注意排除水的溅出或者产生气泡等情况,以保证测量的精准度。
3. 多次测量取平均值,可以提高实验结果的可靠性。
五、实验结果分析通过实验得到的物体密度与实际值的偏差情况分析,可以判断实验的准确性和可信度。
如有较大偏差,可考虑检查实验步骤和数据处理的是否存在误差。
在科学实验中,阿基米德排水法测密度的计算公式具有一定的应用价值和实验指导意义,通过实验指导学生深入理解浮力的原理和密度的计算方法,也可用于科研领域中对某些特殊形状的物体密度的计算。
希望通过本文的讲解,读者对阿基米德原理和密度计算公式有了更深入的了解。
六、相关理论深入探讨1. 阿基米德原理的应用阿基米德原理是测定物体密度的重要原理之一,除了用于测定密度外,还可以应用于其他领域。
一.利用弹簧测力计测固体物块(如石块)的密度:(1)用弹簧测力计测出物体的重力G ;(2)将物块完全浸没在水中,不触碰杯底和杯壁,记录拉力F ;(3)利用公式=GG F ρρ-水计算石块的密度。
测未知液体(如盐水)的密度: (1)用弹簧测力计测出物体的重力G ; (2)将物块完全浸没在水中,记录拉力F 1; (3)将物块完全浸没在盐水中,记录拉力F 2; (4)利用公式21=G F G F ρρ--水计算液体的密度。
二.利用天平测固体物块(如石块)的密度: (1)用天平测出石块的质量m ;(2)烧杯中放入适量的水,用天平测量其质量m 1;(3)用细线把石块拴住,完全浸没在水中,且不触碰杯底和杯壁,添加砝码,使天平再次平衡,记录质量m 2;(4)利用公式21=mm m ρρ-水计算石块的密度。
测未知液体(如盐水)的密度:(1)烧杯中放入适量的水,用天平测量其质量m 1;(2)用细线把石块拴住,完全浸没在水中,且不触碰杯底和杯壁,添加砝码,使天平再次平衡,记录质量m 2;(3)烧杯中放入适量的盐水,用天平测量其质量m 3;(4)用细线把石块拴住,完全浸没在水中,且不触碰杯底和杯壁,添加砝码,使天平再次平衡,记录质量m 4;(5)利用公式4321m m m m ρρ-=-水。
三.利用量筒测固体物块(如石块)的密度:(1)量筒中放入适量的水,使塑料碗漂浮在水面上,记录体积V 1; (2)将石块用细线拴住放在塑料碗中,使其漂浮,记录体积V 2;(3)将石块从塑料碗中取出,使其浸没在量筒中的水中,记录体积V 3;(4)利用公式2131-=V V V V ρρ-水计算石块的密度。
四.利用刻度尺测固体物块(如石块)的密度:(1)圆柱形的水槽中放入适量的水,使塑料碗漂浮在水面上,用刻度尺测量水的深度h 1; (2)用细线将石块拴住,放入塑料碗中,用刻度尺测量水的深度h 2;(3)将石块从塑料碗中取出,使其浸没在量筒中的水中,用刻度尺测量水的深度h 3; (4)利用公式2131=h h h h ρρ--水计算石块的密度。
10.3.4 利用浮力的方法测量物质的密度利用浮力知识测密度大家很容易想到一个测量工具_______,其实利用浮力的知识测密度的方法可多了,下面列举两个主要类型:(一)要想知道物质的密度就要测量物质的_______和_______,_______和杆秤(杠杆)可直接测量物质的质量m ,利用弹簧测力计结合公式m=_______也可间接测出物体的质量m ,假如给你测量质量的工具不给你测量体积的工具,利用浮力知识是可以解出体积的,因为F 浮=G 排= m 排g ,有测量质量的工具是可以解出浮力的,再根据吃V 排=_______就可以解出体积了,当然往往需要水或者是密度已知的液体,并且为了测量体积被测物体还必须_______在液体中。
(二)实验室中测量体积的工具是_______,长度测量工具_______也可间接测量物体的体积,假如给你测量体积的工具不给你测量质量的工具,利用浮力知识也是可以解出质量的,因为F 浮=ρ水g V 排,有测量体积的工具是可以解出浮力的,假如让物体漂浮在水面上,根据二力平衡可知G 物= _______,再根据公式m = _______就可以求出物体的质量m 了,代入公式ρ= _______得到物体密度。
方法一:一漂一沉测密度借助小烧杯或圆柱形厚底玻璃杯使本身不能漂浮的物体漂在液面上 G 物= F 浮 m 物=m 排=ρ水V 排1、小明同学在过生日时收到了一个内有“生日快乐”的小水晶球,如图是他用量筒、小玻璃杯来测量水晶球密度的实验示意图,实验记录表格尚未填写完整,请你帮他完成表格中的内容。
(1)实验步骤:①在量筒中倒入适量的水;②将小玻璃杯底朝下,放入盛有水的量筒中使其漂浮在水面上,记下这时量筒中水面的示数为V 1,并记录在表格中;③_________________________________________________,记下这时量筒中水面的示数为V 2; ④_________________________________________________,记下这时量筒中水面的示数为V 3; (2)实验数据表格2、用图2所示的方法可以粗测出橡皮泥的密度。
专题13 利用浮力测密度★考点一:称重法测密度1.(2019•黄石)测算不溶于水的新型合金材料密度(1)小明拿来一个弹簧测力计,如图a所示在没有挂重物时,已产生N的读数,应将指针向(选填“上或“下”)移动,进行调零(2)小磊将材料用细丝线悬挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计示数如图b,大小为N.再将材料全部浸入水中,静止时弹簧测力计示数如图c。
由此,小磊得出材料在水中受到的浮力F浮=N。
(3)若取g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,可以计算出材料的质量m=kg.体积V=m3(用科学记数法表示),并由此算出材料的密度ρ=kg/m3(4)小明提出若取g=9.8N/kg会使测量结果更准确,而小磊认为无影响。
你认为(填小明或小磊)的说法正确。
【解析】(1)由图示弹簧测力计可知,其分度值为0.2N,在没有挂重物时,弹簧测力计示数为0.2N;使用弹簧测力计测量物体重力时,应使指针指在0刻度线上,故应将指针向上移动。
(2)物体受到重力G与弹簧测力计拉力F=4.2N作用而静止,处于平衡状态,由平衡条件得,物体重力G=F=4.2N;将材料全部浸入水中,静止时弹簧测力计示数F示=2.2N,故材料在水中受到的浮力F浮=G﹣F示=4.2N﹣2.2N=2.0N。
(3)材料的质量m===0.42kg;因为F浮=ρ液gV排,材料全部浸没在水中,所以材料的体积:V=V排===2.0×10﹣4m3;则材料的密度:ρ===2.1×103kg/m3;(4)由(3)可知,材料的密度:ρ===•ρ水,所以若取g=9.8N/kg,对测量结果无影响,小磊的说法正确。
故答案为:(1)0.2;上;(2)4.2;2.0;(3)0.42;2.0×10﹣4;2.1×103;(4)小磊。
2.(2019•张家界)小华同学在学习阿基米德原理后,发现用弹簧测力计也能测量金属块的密度。
于是和同学一起按以下操作进行实验:(1)先用弹簧测力计挂着金属块静止在空中如图(甲)所示,弹簧测力计的示数为N。
利用浮力测密度的六种方法
1. Archimedes定律法:将待测物体放入水中测量位于水中和浸水后浮起水平面之间的高度差,再根据Archimedes定律来计算其密度。
2. 密度瓶法:将已知密度溶液装入密度瓶中,并称重,再将待测物体放入密度瓶中测量深度差,然后用密度瓶重量减去溶液重量来计算物体重量,从而计算其密度。
3. 浸水重法:将待测物体悬挂于天平上,先测量物体质量,再将其浸入水中进行测量,用物体质量减去浸水后的重量,再除以物体体积来计算物体密度。
4. 质量比法:用已知密度物质(如水)将待测物体浸入,并测量物体和物质的质量,然后用物体和物质质量的比来计算物体的密度。
5. 倾斜法:利用倾斜装置,将待测物体倾斜至倾斜角度,测量物体和框架的重量,从而计算物体密度。
6. 倒置法:将待测物体浸入水中并放入一个漏斗中,在物体上方装上压力计,使物体处于平衡状态,测量压力计读数,再除以物体体积来计算物体密度。
利用浮力测量物体密度
第一部分典例分析
利用浮力知识测定物质密度,其基本原理仍是密度公式ρ=m/V 。
因此,充分发挥所给实验器材的作用,利用浮力知识设法直接或间接地测定出待测物体的质量和体积,便是处理问题的切入点。
一、测定固体密度
利用浮力知识测定固体密度,首先要有能够对物体产生浮力的液体, 此类问题中所涉及到的液体一般是密度已知的水。
对于固体质量的测定,根据具体情况,一般可用以下两种方法测定:
(1)将固体挂在弹簧测力计下,根据弹簧测力计测得的物重算出其质量;
(2)使固体漂浮在水面,先算出固体所受的浮力,然后利用漂浮条件F浮=G物间接求得质量。
对于固体体积,根据具体情况,一般也可用以下两种方法测定:
(1)利用量筒(量杯)测出体积;
(2)将弹簧测力计下挂的固体,一次悬放在空气中、另一次浸没于水中,先用弹簧测力计的两次示数差求得固体所受浮力,然后利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排间接求得体积。
常见固体类问题有三种情况:
(1)ρ物>ρ水:称重法(如以石块为例)
[器材]:石块和细线,弹簧测力计、水、烧杯(无刻度)
[面临困难]:缺少量筒,体积V不好测量。
[突破思路]:将石块浸没入水中,测出F浮,由F浮=ρ水gv排=ρ水gV石,求出V石。
[简述步骤(参考)]:①用弹簧测力计测出石块在空气中的重力为G。
②将石块浸没入水中,测出它对弹簧测力计的拉力F拉。
(F浮=G-F拉)
③
(2)ρ物>ρ水:“空心”漂浮法(如以牙膏皮为例)
[器材]:牙膏皮、量筒、水
[面临困难]:缺少天平或弹簧测力计,质量m或重力G无法测出。
[突破思路]:想办法使其做成空心状,使其漂浮在水面上,根据G物=F浮=ρ水gV排,只要测出V排即可。
[简述步骤(参考)]:
①将牙膏皮浸没在水中,用排水法测出其体积为V物。
②再将牙膏皮取出做成“空心”状,使其漂浮在水面上,测出它排开水的体积V排(F浮=ρ水gV排=G物)。
(3)ρ物<ρ水:漂浮法(如以木块为例)
[器材]:量筒、水、木块、细铁丝。
[面临困难]:缺少天平或弹簧测力计,质量m或重力G无法测出。
[突破思路]:同上述第(2)种,使其漂浮在水面上,根据G物=F浮=ρ水gV排,测出V排即可。
[简述步骤(参考)]:
①在量筒中装入适量的水,用细铁丝将木块压入水中至其浸没,用排水法测出V木。
②让木块自由漂浮在水面上,用量筒测它排开水的体积V排(F浮=ρ水gV排=G物)。
③错误!未找到引用源。
二、测定液体密度
这类问题中,除了待测密度的液体外,一般还有密度已知的水、及一个能分别浸在水及待测液体中的固体。
处理此类问题时,一般是将“被固体排开的那部分待测液体”确定为研究对象,此研究对象的质量通常由阿基米德原理F浮=G 排液间接测得;其体积通常利用这部分体积与固体浸入液体中的体积相等这一关系得出。
基本思路:不由错误!未找到引用源。
求解,而用F浮=ρ液gV排求
液体的密度测量涉及到浮力时,往往除测量工具外,还会给定其他辅助工具,如水和固体,我们按给定固体的性质可将液体类问题分为两类(以测牛奶密度为例):
(1)若给定固体为石块等(ρ物>ρ水且ρ物>ρ液)(下沉):称重法。
[器材]:弹簧测力计、牛奶、水、烧杯(不带刻度)、石块和细线。
[面临困难]:缺少量筒,体积不好测量。
[突破思路]:当物体浸没入水中和待测液中时,有:水中受到浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV
物。
待测液体中受到的浮力:F′浮=ρ液gV排=ρ液gV物,错误!未找到引用源。
[简述步骤(参考)](大概):
①用称重法测出石块浸没在水中所受浮力F浮=ρ水gV物。
②用称重法测出石块浸没在牛奶中所受浮力F′浮=ρ牛奶gV物。
③
(2)若给定固体为木块等(ρ物<ρ水,ρ物<ρ液)(漂浮):漂浮法。
[器材]:量筒、水、牛奶、木块。
[面临困难]:缺少天平或弹簧测力计,质量m或重力G不好测。
[突破思路]:由于木块放入水中或牛奶中都会漂浮,浮力都等于重力,受密度计原理启发,将木块当成一支密度计来使用。
[简述步骤(参考)]:
①将木块放入水中,使其漂浮,测出排开水的体积V排。
②再将木块放入牛奶中,使其漂浮,用量筒测出排开牛奶体积V排’。
③由于浮力都等于木块重力,F水浮=F牛奶浮,ρ水gV排=ρ牛奶gV′排,
第二部分巩固练习
1. 叶子姐姐有一只举玉手镯,她想知道手镯的密度。
现在给你一个水槽和足量的水、
细线、刻度尺、一个正方体衣块。
(1)推导出测玉手镯密度的数学表达式;
(2)说明测量步骤。
(配图说明)
2. 某校地质小组的同学们,需测量一种矿石的密度。
现有器材:小矿石块、天平(含砝
码)、一个烧杯、足量的水、细线。
请你利用上述器材帮助他们设计出两种测量该矿石密度的实验方案。
(1)写出其中一种方案的实验步骤及矿石密度的表达式(用测量量和已知量表示)
(2)简述另一种方案的步骤;
(3)对两种方案的可操作性或误差进行简单评估,写出一条即可。
3. 暑假时爸爸给小娜带回来一个椰子,小娜感觉椰汁十分可口,她想这椰汁与她所喝
的饮料椰汁密度是否相同呢?于是,她找来了两个量筒、足够的水、盆、剪刀、一个空的椰汁饮料盒和记号笔,测出了椰汁的密度。
实验过程如下,请你帮她补充完整。
①用剪刀将饮料盒的上端剪开,装入适量的椰汁,放入水盆中使其竖直漂浮,并用
记号笔在盒上作融水丽位置的标记。
②将盒中的椰汁全部倒人量筒,测出其体积为V1。
③向盒中装水,放入水盆中使其竖直漂浮,调节盒中水的质量直到盆中水面
④
⑤椰汁密度的表达式为:ρ椰汁= (用物理量的符号表示)。
4. 小阳与实践小组成员利用假期到水库清理水面垃圾,发现水面有一形状不规则
且不吸水的小固体漂浮物,为研究该物体密度,小组同学找来了弹簧测力计、
滑轮、塑料吸盘、细线等器材,进行了如下实验.
(1)如图甲所示,擦干该物体,静止时读出弹簧测力计的示数为F1,
(2)如图乙所示,小阳还应,再读出弹簧测力计的示数为F2,
(3)则该物体的密度ρ= 。
(已知水的密度为ρ水,忽略绳重与摩擦)
(4)为确保实验成功,请你提出一条合理的建议:
5. 小刚同学想测出一个实心塑料球的密度,假是发现塑料球放在水中会漂浮在水面上,
无法测出它的体积。
小刚设计了以下实验步骤:
A.用天平测量塑料球的质量,天平平衡时如图a所示。
记录塑料球质量为m;
B.把适量的水倒进餐筒中如图b所示,记录此时水的体积为V1;
C.用细线在塑料球下吊一个小铁块放入水中,静止时如图c所示,记录此时量筒的
示数为V2;
D.把小铁块单独放入水中静止时如图d所示,记录此时量筒的为V3
E.利用密度公式计算出结果。
根据上述实验过程,回答下列问题。
(1)实验中使用天平测出塑料球的质量m= g,塑料球的体积V= cm3,计算
如塑料球的密度ρ= g/cm3。
(2)实验拓展:本实验中若不用天平,只在B、C、D三个步骤中增加一个步骤也可以
测出塑料球的密度。
请你写出这个操作步骤。
根据你补充的步骤,写出计算塑料球密度的表达式。
(用字母表示,水的密度为ρ水)
6. 下面是小芳为了“测量小铁块密度ρ铁”所设计实验的部分方案。
实验器材:弹簧测力计(分度值0.2N,量程0~5N)、小铁块(10cm3)、细线、烧杯、水.实验步骤:
①测量前将弹簧测力计的指针对准零刻度线;
②将小铁块浸没于水中,读出弹簧测力计示数值F1;
③从水中移出小铁块,读出弹簧测力计的示数值F2;
④再做一次实验,将两次测得的数据填人表中(略);
⑤用ρ铁=ρ水F2/(F2一F1)计算出小铁块的密度。
按照实验方案,小芳进行了实验,请你回答:
(1)小铁块受到的浮力的表达式:F浮= 。
(2)实验中弹簧测力计的示数值F2等于铁块重力的原理是:。
(3)请对小芳的实验方案的不足之处作出两点评价:
a. ;
b. 。
7. 给你一支平底试管(厚度忽略不计),一个装有足量水的水槽,一把刻度尺。
请你设
计一个可以测量少量液体密度的装置。
要求:①画出实验装置图;②写出测量过程,同时推导出液体密度表达式。