彈簧測力計改裝成測液體密度的密度計

1、如圖為彈簧測力計的刻度盤，給你一塊恰好為4N的合金塊，現(xiàn)要將此彈簧測力計改裝成測液體密度的密度計，請你選擇合適的器材完成.要求:(1)列出還需要的器材；(2)寫出實驗的步驟和測量的物理量；(3)說明0刻度、最大刻度的位置和大小，以及測液體密度的注意點.本題考查利用浮力知識測量液體的密度，解答的關鍵是物體浸沒在水中和浸沒在另一液體中時排開的體積相等，利用這個關系列出關系式，進行化簡，找出液體密度的表達式.【解析】用細線將鐵塊系好，掛在彈簧測力計下，讀出測力計的示數(shù)G;再分別讀出合金塊浸沒在水中和浸沒在某種液體中時測力計的示數(shù)F、F',算出石塊在水中和某種液體中受到的浮力F浮=G-F、F浮

2、'=GF'.由阿基米德原理F浮=G排=p液9丫排可知,G-F=p水gV排水，V排水.浸沒，V排水大排液匚1)器材：燒杯和足量的水.計算出(2)步驟：用細線將鐵塊系好，掛在彈簧測力計下，讀出測力計的示數(shù)G;再分別讀出合金塊浸沒在水中和浸沒在某種液體中時測力計的示數(shù)F、F'液體的密度：液=(3)若合金塊浸沒在密度為p的液體中，彈簧測力計的示數(shù)為F',則：4-F=p水gV物4-r當F'=4N時，p=0;，0刻度在4N處.當F'=0N時，p最大；，最大刻度在0N處，且最大值為斗一尸p水使用這個改裝的密度計測液體密度時，合金塊必須掛在彈簧測力計下，并浸沒在

3、待測液體中，不能觸及容器的底和側(cè)壁.小明準備將彈簧測力計改裝成一個液體密度計，即能從彈簧測力計上指針所指位置讀出所測液體的密度值.(1)為了使利用該密度計測出液體的密度，還應選擇什么器材？(2)測量時應注意什么？(3)在如圖彈簧測力計旁標明所測液體密度的最大值和零值位置，并說明確定的理由.(I)細線和塑料杯12)每次均裝滿液體(3)不盛液體時塑料杯稟力對應的刻度為心利用盛滿水的彈簧泅力計示數(shù)計算出杯子容積:再運用盛滿存測液體時=,得最大密度值#=空)旦.例3:（2001青島）老師給小麗同學如下器材：一只100ml的燒杯，一只彈簧測力計，一些細線，讓小麗將它們改裝成能夠直接測液體密度的裝置，小麗

4、犯難了，請你幫她設計一下吧，請寫出改裝后的結構，刻度盤的改造過程及使用方法。導引：本題是一道探索設計類的研究性試題，要求學生能利用現(xiàn)有器材，進行實驗的設計，來測定液體密度。如何將測量力的彈簧測力計轉(zhuǎn)換成測定密度的裝置，這需要將浮力和密度等知識綜合運用，同時將彈簧測力計的刻度盤轉(zhuǎn)化成密度計的刻度盤。解：（1）結構：如圖，將燒杯用繩掛在彈簧測力計下端。（2）刻度盤改造：將重力刻度盤平移。將掛空燒杯時的彈簧測力計的示數(shù)規(guī)定為0N,其余刻度依次向下平移，找到這時的（不是彈簧測力計原來標注的）1N,2N,3N及0.1N,0.2N,0.3N,0.4N等刻度。標出密度刻度彳直。因為p=m/v=G/gv=G/

5、（10N/kgX100X10-4m3）=G/10-3=10-3G根據(jù)上述關系，找到與重力刻度相對應的密度，對應關系如下：當G=0N時，p=0;G=1N,p=1.0M03kg/m3,G=2N,p=2.0M03kg/m3G=0.1N時，p=0.1M03kg/m3,G=0.2N時，p=0.2X103kg/m3（3）使用：在測液體密度時，將液體注滿燒杯（100ml）,就可以從密度刻度盤上直接讀出它的密度值。點精：本題是研究性試題中探究設計題型，它涉及到學生的浮力知識，密度知識，還涉及到學生的發(fā)散性思維以及技術創(chuàng)新，它有利于學生探究設計能力培養(yǎng)，也有利于學生技術設計能力的提高，促進了學生物理知識的應用能

6、力。誤區(qū)分析：學生的失誤主要不能讀懂題目，不會將力學中的力的測量轉(zhuǎn)化為密度的測定。這主要的原因是學生不會將刻度的零點進行平移，同時靈活運用密度公式進行密度的大小的表達。解決的方法是學生對p=m/v=G/gv公式的變換要熟練掌握。課外小組將塑料小桶中分別裝滿已知密度的四種不同液體后，用彈簧測力計稱它們的重，記錄了下表數(shù)據(jù)液體密度（g/cm3）0.81.01.21.4彈簧測力計的示數(shù)（N）1.61.82.02.2(1)通過分析此表，小紅同學發(fā)現(xiàn)液體密度與彈簧測力計示數(shù)之間有一定規(guī)律，能正確反映這一規(guī)律的圖象是下列的(選填A、B或若小桶中盛滿密度未知的液體時，彈簧秤的示數(shù)為2.3N,小紅推算出了該液

7、體的密度kg/m3.(3)小亮根據(jù)小紅的發(fā)現(xiàn)，將實驗中所用的彈簧測力計和小桶改裝成了一個液體密度計.使用時，只需將小桶中裝滿待測液體.就可從彈簧測力計指針指示的位置直接讀出液體的密度.請你幫他在下圖中把液體密度計的零刻度線和最大刻度線向右延長.并標出相應的刻度B1.5X103(1)由于小桶有重力，所以小桶中沒有東西時彈簧測力計也有示數(shù)，故可以確定選項；(2)分析表格知，每組彈簧測力計的示數(shù)和液體密度在數(shù)值上都相差0.8,可通過這一規(guī)律總結出它們的函數(shù)關系，p=F-0.8,所以將2.3N代入即可求出該液體的密度.(3)由表中數(shù)據(jù)可知，零刻度p=0g/cm3,F=0.8N;最大刻度線，即彈簧測力計

8、的最大量程處，即F=5N,此日tp=5-0.8=4.2g/cm3.解：(1)由于小桶有重力，所以小桶中沒有東西時彈簧測力計也有示數(shù)，所以選項B符合，故選B;根據(jù)表中數(shù)據(jù)總結出的函數(shù)關系p=F-0.8,將F=2.3N代入彳導p=2.3-0.8=1.5g/cm3=1.5x103kg/m3,(3)刻度尺中0.8N刻度延長標記為0g/cm3,5N亥ij度延長標記為4.2g/cm3,如下圖：某同學在課外研究液體密度時，在一個塑料小桶內(nèi)分別裝滿了已知密度的四種不同液體，用彈簧測力計分別稱出它們的總重.并把數(shù)據(jù)填在表格中.(g取10N/kg)液體密度p/(10kg/m3)0.81.01.21.4測力計示數(shù)F

9、/(N)1.61.82.02.2(1)請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)規(guī)律推測一下.若液體密度為l.6X103kg/m°.則彈簧測力計示數(shù)應為N,該塑料筒的重力為N,塑料筒容積cm3.(2)函數(shù)關系深刻地反映了物理量之間的本質(zhì)關系，請你試寫出彈簧測力計示數(shù)F(N)與液體密度p(kg/m3)數(shù)值之間函數(shù)表達式.答案(1)2.4,0.8,100;F=0.8N+10-3N?m3?kg-1p.分析：(1)觀察表中液體密度每次變化的差和測力計示數(shù)每次變化的差，找出其中的規(guī)律，再推斷若液體密度為l.6x103kg/m3時，測力計的示數(shù).同樣可以推斷，當液體的密度為0,即小桶中沒有液體時，測力計的示數(shù)，就是小桶的

10、重力.有了小桶的重力，選取表中的數(shù)值，就可以算出小桶的容積了；(2)彈簧測力計的示數(shù)減去小桶的重就是桶中液體的重，再利用G=mg可表示出其質(zhì)量，再將小桶的容積代入密度的公式，即可最終得出F與p數(shù)值之間的函數(shù)表達式.解答：解：(1)分析表中數(shù)據(jù)可知，液體密度p的數(shù)值每增加0.2,測力計示數(shù)的數(shù)值也增加0.2,故當液體密度為l.6X103kg/m3時，測力計的示數(shù)應為2.4N;同樣的道理，P與F的數(shù)值也按這一比例減小，當p減小為0,即塑料桶中沒有液體時，小桶的重力為0.8N;mGF-OWV16的.”(2)由密度公式得p,則F=G桶+pgV=0.8N+10N/kgX10-4m3x將小桶的重力代入表格

11、中的第一組數(shù)據(jù)中計算得V=p踮=映F&10電隕燈ox也=10-4m3=100cm3;=0.8N+10-3N?m3?kg-1p.小明學習了浮力的知識后，找來一個量程足夠大的彈簧測力計和一個鐵塊.他猜想：若用彈簧測力計懸掛起這個鐵塊，再將鐵塊浸沒在密度不同的液體中，彈簧測力計就會有不同的讀數(shù)，在測力計上可對應標出液體的密度值，這樣就可以利用他手中的彈簧測力計和鐵塊制作一個測定液體密度的密度計.(p鐵=7.9X103kg/m3).如圖所示，用彈簧測力計吊著鐵塊在空中靜止不動，推證彈簧測力計所受拉力等于鐵塊的重力.(2)他在空氣中稱得此鐵塊的重力為7.9N,則該鐵塊的體積是多大？(3)當利用該

12、密度計測某液體密度時，指針在6.9N的位置，則該液體的密度為多大？答案解：(1)設物體受到測力計向上的拉力為T,測力計受到物體向下的拉力為F(即彈簧測力計的示數(shù))，物體重力為G.1,物體靜止，物體受到的重力和拉力是一對平衡力，-T=G,又：T與F是相互作用力，-T=F;F=G.G=mg=pgV,G?:9NV=P9=7.9X10北i%；(3) F浮=G-F=7.9N-6.9N=1N,-F浮=p液V排9=p液VgF存IN.-.p«=qV=lONWkqxnxKr4m3叫心答：(1)證明過程如上；(2)該鐵塊的體積是1X10-4m3;(3)該液體的密度為1x103kg/m3.(1)物體靜止，

13、物體受到的重力和拉力為平衡力，而拉力和彈簧測力計的示數(shù)(物體給彈簧的力)是相互作用力，據(jù)此推導F與G的關系；(2)知道鐵塊重G,利用G=mg=pvg求鐵塊的體積；(3)知道金屬塊浸沒液體中彈簧測力計的示數(shù)，利用稱重法求金屬塊受到的浮力，再根據(jù)阿基米德原理求液體的密度.某課外興趣活動小組，將塑料小桶中分別裝滿已知密度的四種不同液體后，用彈簧秤稱它們的重力，數(shù)據(jù)如下表：液體的密度(g/cm3)0.81.01.21.4彈簧秤的示數(shù)(N)1.41.61.82.0(1)分析此表，小紅同學發(fā)現(xiàn)液體的密度與彈簧秤之間有一定的規(guī)律，下圖中(2)若小桶中盛滿某種密度未知的某種液體時，彈簧秤的示數(shù)是2.3N,小紅

14、推算出了該液體的密度是1.7X103kg/m3;(3)小亮同學根據(jù)小紅的發(fā)現(xiàn)，將實驗時用的彈簧秤和小桶改裝成了一個液體密度計，使用時只要在小桶內(nèi)裝滿待測液體，就可從彈簧秤指針指示的位置直接讀出液體的密度，請你幫他在圖中把液體密度計的零刻線和最大刻度線向右延長，并標出相應的刻度值.本題難度：一般題型：填空題|來源：網(wǎng)絡分析與解答揭秘難題真相，上天天練！習題某課外興趣活動小組，將塑料小桶中分別裝滿已知密度的四種不同液體后，用彈簧秤稱它們的重力，數(shù)據(jù)如下表：口0.81.01.21.4彈簧秤的示數(shù)(N)1.41.61.82.0.的分析與解答如下所示：(1)從表中數(shù)據(jù)可以看出，彈簧秤的示數(shù)隨著液體密度的

15、增大而增大，但值得注意的是，小桶本身有一定的重力，因此，這是判斷圖象時的關鍵；(2)通過分析歸納出彈簧秤示數(shù)隨液體密度變化的規(guī)律，求出小桶的重，便可推斷出當彈簧秤示數(shù)為任意值時，液體密度的大小了；(3)明確小桶的重，便可確定彈簧秤的零刻度線位置，再利用表達式求出當彈簧秤示數(shù)為5N時液體的密度，即可進行標注.解答解：(1)分析表中數(shù)據(jù)可知，彈簧秤的示數(shù)隨著液體密度的增大而增大，同時因為小桶自身重力的作用，所以當液體密度為0時，拉力F仍有一定示數(shù)，圖B符合要求；(2)通過分析表中數(shù)據(jù)間的數(shù)量關系可以看出，1.4-0.8=0.6,1.6-1.0=0.6,，故可得出液體密度與彈簧秤拉力的數(shù)學表達式為p=R0.6則當彈簧秤示數(shù)為2.3N時，液體的密度p=F-0.6=2.3-0.6=1.7(g/cm3)=1.7X103(kg/m3);(3)根據(jù)上述分析可知，小桶的重力為0.6N，故彈簧秤的零刻線應從0.6N開(g/cm3),即彈簧又因為彈簧秤的最大稱量為5N,故p=F