弹簧测力计改装成测液体密度的密度计

1、如图为弹簧测力计的刻度盘，给你一块恰好为4N的合金块，现要将此弹簧测力计改装成测液体密度的密度计，请你选择合适的器材完成.要求:(1)列出还需要的器材；(2)写出实验的步骤和测量的物理量；(3)说明0刻度、最大刻度的位置和大小，以及测液体密度的注意点.本题考查利用浮力知识测量液体的密度，解答的关键是物体浸没在水中和浸没在另一液体中时排开的体积相等，利用这个关系列出关系式，进行化简，找出液体密度的表达式.【解析】用细线将铁块系好，挂在弹簧测力计下，读出测力计的示数G;再分别读出合金块浸没在水中和浸没在某种液体中时测力计的示数F、F',算出石块在水中和某种液体中受到的浮力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.浸没，V排水大排液匚1)器材：烧杯和足量的水.计算出(2)步骤：用细线将铁块系好，挂在弹簧测力计下，读出测力计的示数G;再分别读出合金块浸没在水中和浸没在某种液体中时测力计的示数F、F'液体的密度：液=(3)若合金块浸没在密度为p的液体中，弹簧测力计的示数为F',则：4-F=p水gV物4-r当F'=4N时，p=0;，0刻度在4N处.当F'=0N时，p最大；，最大刻度在0N处，且最大值为斗一尸p水使用这个改装的密度计测液体密度时，合金块必须挂在弹簧测力计下，并浸没在

3、待测液体中，不能触及容器的底和侧壁.小明准备将弹簧测力计改装成一个液体密度计，即能从弹簧测力计上指针所指位置读出所测液体的密度值.(1)为了使利用该密度计测出液体的密度，还应选择什么器材？(2)测量时应注意什么？(3)在如图弹簧测力计旁标明所测液体密度的最大值和零值位置，并说明确定的理由.(I)细线和塑料杯12)每次均装满液体(3)不盛液体时塑料杯禀力对应的刻度为心利用盛满水的弹簧泅力计示数计算出杯子容积:再运用盛满存测液体时=,得最大密度值#=空)旦.例3:（2001青岛）老师给小丽同学如下器材：一只100ml的烧杯，一只弹簧测力计，一些细线，让小丽将它们改装成能够直接测液体密度的装置，小丽

4、犯难了，请你帮她设计一下吧，请写出改装后的结构，刻度盘的改造过程及使用方法。导引：本题是一道探索设计类的研究性试题，要求学生能利用现有器材，进行实验的设计，来测定液体密度。如何将测量力的弹簧测力计转换成测定密度的装置，这需要将浮力和密度等知识综合运用，同时将弹簧测力计的刻度盘转化成密度计的刻度盘。解：（1）结构：如图，将烧杯用绳挂在弹簧测力计下端。（2）刻度盘改造：将重力刻度盘平移。将挂空烧杯时的弹簧测力计的示数规定为0N,其余刻度依次向下平移，找到这时的（不是弹簧测力计原来标注的）1N,2N,3N及0.1N,0.2N,0.3N,0.4N等刻度。标出密度刻度彳直。因为p=m/v=G/gv=G/

5、（10N/kgX100X10-4m3）=G/10-3=10-3G根据上述关系，找到与重力刻度相对应的密度，对应关系如下：当G=0N时，p=0;G=1N,p=1.0M03kg/m3,G=2N,p=2.0M03kg/m3G=0.1N时，p=0.1M03kg/m3,G=0.2N时，p=0.2X103kg/m3（3）使用：在测液体密度时，将液体注满烧杯（100ml）,就可以从密度刻度盘上直接读出它的密度值。点精：本题是研究性试题中探究设计题型，它涉及到学生的浮力知识，密度知识，还涉及到学生的发散性思维以及技术创新，它有利于学生探究设计能力培养，也有利于学生技术设计能力的提高，促进了学生物理知识的应用能

6、力。误区分析：学生的失误主要不能读懂题目，不会将力学中的力的测量转化为密度的测定。这主要的原因是学生不会将刻度的零点进行平移，同时灵活运用密度公式进行密度的大小的表达。解决的方法是学生对p=m/v=G/gv公式的变换要熟练掌握。课外小组将塑料小桶中分别装满已知密度的四种不同液体后，用弹簧测力计称它们的重，记录了下表数据液体密度（g/cm3）0.81.01.21.4弹簧测力计的示数（N）1.61.82.02.2(1)通过分析此表，小红同学发现液体密度与弹簧测力计示数之间有一定规律，能正确反映这一规律的图象是下列的(选填A、B或若小桶中盛满密度未知的液体时，弹簧秤的示数为2.3N,小红推算出了该液

7、体的密度kg/m3.(3)小亮根据小红的发现，将实验中所用的弹簧测力计和小桶改装成了一个液体密度计.使用时，只需将小桶中装满待测液体.就可从弹簧测力计指针指示的位置直接读出液体的密度.请你帮他在下图中把液体密度计的零刻度线和最大刻度线向右延长.并标出相应的刻度B1.5X103(1)由于小桶有重力，所以小桶中没有东西时弹簧测力计也有示数，故可以确定选项；(2)分析表格知，每组弹簧测力计的示数和液体密度在数值上都相差0.8,可通过这一规律总结出它们的函数关系，p=F-0.8,所以将2.3N代入即可求出该液体的密度.(3)由表中数据可知，零刻度p=0g/cm3,F=0.8N;最大刻度线，即弹簧测力计

8、的最大量程处，即F=5N,此日tp=5-0.8=4.2g/cm3.解：(1)由于小桶有重力，所以小桶中没有东西时弹簧测力计也有示数，所以选项B符合，故选B;根据表中数据总结出的函数关系p=F-0.8,将F=2.3N代入彳导p=2.3-0.8=1.5g/cm3=1.5x103kg/m3,(3)刻度尺中0.8N刻度延长标记为0g/cm3,5N亥ij度延长标记为4.2g/cm3,如下图：某同学在课外研究液体密度时，在一个塑料小桶内分别装满了已知密度的四种不同液体，用弹簧测力计分别称出它们的总重.并把数据填在表格中.(g取10N/kg)液体密度p/(10kg/m3)0.81.01.21.4测力计示数F

9、/(N)1.61.82.02.2(1)请你根据表中数据规律推测一下.若液体密度为l.6X103kg/m°.则弹簧测力计示数应为N,该塑料筒的重力为N,塑料筒容积cm3.(2)函数关系深刻地反映了物理量之间的本质关系，请你试写出弹簧测力计示数F(N)与液体密度p(kg/m3)数值之间函数表达式.答案(1)2.4,0.8,100;F=0.8N+10-3N?m3?kg-1p.分析：(1)观察表中液体密度每次变化的差和测力计示数每次变化的差，找出其中的规律，再推断若液体密度为l.6x103kg/m3时，测力计的示数.同样可以推断，当液体的密度为0,即小桶中没有液体时，测力计的示数，就是小桶的

10、重力.有了小桶的重力，选取表中的数值，就可以算出小桶的容积了；(2)弹簧测力计的示数减去小桶的重就是桶中液体的重，再利用G=mg可表示出其质量，再将小桶的容积代入密度的公式，即可最终得出F与p数值之间的函数表达式.解答：解：(1)分析表中数据可知，液体密度p的数值每增加0.2,测力计示数的数值也增加0.2,故当液体密度为l.6X103kg/m3时，测力计的示数应为2.4N;同样的道理，P与F的数值也按这一比例减小，当p减小为0,即塑料桶中没有液体时，小桶的重力为0.8N;mGF-OWV16的.”(2)由密度公式得p,则F=G桶+pgV=0.8N+10N/kgX10-4m3x将小桶的重力代入表格

11、中的第一组数据中计算得V=p踮=映F&10电陨灯ox也=10-4m3=100cm3;=0.8N+10-3N?m3?kg-1p.小明学习了浮力的知识后，找来一个量程足够大的弹簧测力计和一个铁块.他猜想：若用弹簧测力计悬挂起这个铁块，再将铁块浸没在密度不同的液体中，弹簧测力计就会有不同的读数，在测力计上可对应标出液体的密度值，这样就可以利用他手中的弹簧测力计和铁块制作一个测定液体密度的密度计.(p铁=7.9X103kg/m3).如图所示，用弹簧测力计吊着铁块在空中静止不动，推证弹簧测力计所受拉力等于铁块的重力.(2)他在空气中称得此铁块的重力为7.9N,则该铁块的体积是多大？(3)当利用该

12、密度计测某液体密度时，指针在6.9N的位置，则该液体的密度为多大？答案解：(1)设物体受到测力计向上的拉力为T,测力计受到物体向下的拉力为F(即弹簧测力计的示数)，物体重力为G.1,物体静止，物体受到的重力和拉力是一对平衡力，-T=G,又：T与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)证明过程如上；(2)该铁块的体积是1X10-4m3;(3)该液体的密度为1x103kg/m3.(1)物体静止，

13、物体受到的重力和拉力为平衡力，而拉力和弹簧测力计的示数(物体给弹簧的力)是相互作用力，据此推导F与G的关系；(2)知道铁块重G,利用G=mg=pvg求铁块的体积；(3)知道金属块浸没液体中弹簧测力计的示数，利用称重法求金属块受到的浮力，再根据阿基米德原理求液体的密度.某课外兴趣活动小组，将塑料小桶中分别装满已知密度的四种不同液体后，用弹簧秤称它们的重力，数据如下表：液体的密度(g/cm3)0.81.01.21.4弹簧秤的示数(N)1.41.61.82.0(1)分析此表，小红同学发现液体的密度与弹簧秤之间有一定的规律，下图中(2)若小桶中盛满某种密度未知的某种液体时，弹簧秤的示数是2.3N,小红

14、推算出了该液体的密度是1.7X103kg/m3;(3)小亮同学根据小红的发现，将实验时用的弹簧秤和小桶改装成了一个液体密度计，使用时只要在小桶内装满待测液体，就可从弹簧秤指针指示的位置直接读出液体的密度，请你帮他在图中把液体密度计的零刻线和最大刻度线向右延长，并标出相应的刻度值.本题难度：一般题型：填空题|来源：网络分析与解答揭秘难题真相，上天天练！习题某课外兴趣活动小组，将塑料小桶中分别装满已知密度的四种不同液体后，用弹簧秤称它们的重力，数据如下表：口0.81.01.21.4弹簧秤的示数(N)1.41.61.82.0.的分析与解答如下所示：(1)从表中数据可以看出，弹簧秤的示数随着液体密度的

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，这是判断图象时的关键；(2)通过分析归纳出弹簧秤示数随液体密度变化的规律，求出小桶的重，便可推断出当弹簧秤示数为任意值时，液体密度的大小了；(3)明确小桶的重，便可确定弹簧秤的零刻度线位置，再利用表达式求出当弹簧秤示数为5N时液体的密度，即可进行标注.解答解：(1)分析表中数据可知，弹簧秤的示数随着液体密度的增大而增大，同时因为小桶自身重力的作用，所以当液体密度为0时，拉力F仍有一定示数，图B符合要求；(2)通过分析表中数据间的数量关系可以看出，1.4-0.8=0.6,1.6-1.0=0.6,，故可得出液体密度与弹簧秤拉力的数学表达式为p=R0.6则当弹簧秤示数为2.3N时，液体的密度p=F-0.6=2.3-0.6=1.7(g/cm3)=1.7X103(kg/m3);(3)根据上述分析可知，小桶的重力为0.6N，故弹簧秤的零刻线应从0.6N开(g/cm3),即弹簧又因为弹簧秤的最大称量为5N,故p=F