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。然后根据=可算出石块密度。有弹簧秤、溢水杯、量筒,测浮力可用称重法和阿基米德原理。
实验步骤:
方法一:(1)用弹簧秤测出石块的重力G1;
(2)将挂在弹簧下的石块浸没水中(不能碰到容器底),记下此时弹簧秤示数G2;
石块密度表达式:石=
方法二:(1)用弹簧测力计测出石块重力G;
(2)在溢水杯中装满水后把石块浸没在水中,用量筒收集溢出的水,记下量筒中水的体积V(即为石块体积)。
石块密度的表达式:水=