拓展课Ⅰ利用浮力测密度（原卷版）

拓展课Ⅰ利用浮力测密度【知识掌握】如何用浮力知识来测固体或液体的密度（1）测固体的密度[方法一]请利用弹簧测力计、水、烧杯测出一块小石头(ρ物>ρ水)的密度。①实验原理F浮=G－F拉(称重法)②步骤a用弹簧测力计先测出小石块在空气中的重力记为G石；b用弹簧测力计悬吊着小石块，使之浸没在水杯中。并记下此时弹簧测力计的示数为F拉；c由F浮＋F拉=G可求得小石块浸没在水中受到的浮力为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、细针测出不沉于水的蜡块(ρ物<ρ水)密度。①实验原理F浮＝G(漂浮法)②步骤a先往量筒中倒入适量的水，记下水的体积为V0；b然后往量筒中放入小蜡块，待小蜡块静止后，记下水面现在所对应的刻度为V1，即蜡块漂浮时V排=V1－V0；c用细针将蜡块全部按入水中，记下现在水面刻度为V2，此时蜡块的体积为V蜡=V2－V0；d利用漂浮条件F浮=G，即ρ水gV排=ρ蜡gV蜡得出。（2）测液体的密度[方法一]原理F浮=G－F拉和F浮=ρ液gV排。(称重法)器材弹簧测力计、烧杯、适量的水、适量的待测液体和一个密度大于水和液体的物体。过程用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的浮力,则有即:。[方法二]原理F浮=G物(漂浮法)器材量筒、水和待测液体、一个密度比水和待测液体小的物体。过程用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的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。【巩固提高】1．小金用粗细均匀的一次性吸管制成一支密度计，用它来测量液体密度，分别将吸管置于甲、乙两种不同的液体中，如图所示。（1）密度计在甲、乙两液体中所受浮力F甲F乙（选填“＜”、“＝”或“＞”）。（2）液体密度ρ甲ρ乙（选填“＜”“＝”或“＞”）。（3）小金在标注刻度时将该密度计放入酒精中，此时密度计底端到液面的长度h为12.5cm，该处刻度标记“0.8g/cm3”，则“1g/cm3”的刻度应标记于长度h为cm处。2．小金在做“验证阿基米德原理”的实验，实验步骤如下：①用细线绑住石块，测出石块重力，记录测力计的示数F1；②用弹簧测力计测小桶的重力，记录测力计的示数F2；③将石块缓慢浸没在装满水的烧杯中（液面与杯口齐平），用小桶接住从烧杯里溢出的水，记录测力计的示数F3；④用弹簧测力计测量，记录测力计的示数F4；测量的量F1F2F3F4测力计示数1.5N0.5N1N（1）将实验步骤④补充完整。（2）根据示数F1和F3可得石块所受浮力大小为。（3）根据表中数据，F4的值为，可得石块所受浮力等于排开液体的重力。（4）分析数据，还可求得石块密度为kg/m3。3．小徐同学想把弹簧测力计改装成液体密度计。他用重力为1.2N的空桶分别盛满酒精、水、盐水三种液体，用弹簧测力计依次测出三种液体和小桶的总重力，所得数据记录于下表中。液体种类酒精水盐水液体密度ρ/kg•m﹣30.8×1031.0×1031.1×103弹簧测力计的示数F/N2.02.22.3（1）应将弹簧测力计的1.2N处标记为刻度。（2）利用该“密度计”可测得液体的密度最大为kg/m3。（3）已知该“密度计”的最小刻度值为0.1×103kg/m3，则用它（选填“能”或“不能”）精确测量出0.71×103kg/m3汽油的密度。4．小科按照教材中“综合实践活动”的要求，制作简易密度计。（1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝，并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能在液体中。（2）将吸管放到水中的情景如图（a）所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图（b）所示，浸入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ液ρ水（填“＞”、“＜”或“＝”）。实验次数12345液体密度ρ/g•cm﹣30.80.91.01.11.2浸入的深度h/cm6.35.65.04.54.2（3）小科做了五次实验，获得的数据如上表：小科根据实验数据在吸管上标出0.8、0.9、1.0、1.1、1.2刻度线（单位g/cm3）。小科通过比较上述实验数据，可不可以研究浮力大小与液体密度的关系，并请说明原因。（4）接着小科再用这个密度计测量食油的密度。但操作时却出现了图（c）所示的情形。请你帮助小科稍加改进，利用该密度计顺利测出食油的密度。5．如图是兴趣小组利用空心圆柱形塑料管制作成的一个液体密度计，已知空管的质量为2g。其工作原理是：将空管竖直漂浮于水中，则与水面相平的位置就确定为密度计的0刻度线。测量某种液体密度时，规定管中倒入2mL待测液体（如图），再将管子漂浮于水中，可以直接读取与水面相平的刻度作为待测液体的密度值。（1）在确定0刻度线时，让空管竖直漂浮于水中，则此时空管排开水的体积为cm3。（2）若测量过程中，由于读数时视线错误，实际向空管中倒入待测液体的体积小于2mL。则将导致测量值（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。（3）为了增大该密度计的精确度，下列方法可行的是。（可多选）A.增加烧杯中水的质量B.将烧杯中水改为密度更小的液体C.使用管径较细的空心管D.将规定的2mL待测液体的数值增加6．小金在学习浮力时认识了密度计，接下来是他对密度计的学习和研究的过程。（1）他将同一支密度计分别静止在水和酒精中（如图甲、乙所示），则密度计受到的浮力（选填“变大”、“变小”或“不变”）；装水的容器是（选填“甲”或“乙”）。（2）接着小金将一只铅笔的下端缠绕了适量铜丝，自制了一支密度计（如图丙）；为了给密度计标上刻度，他进行了如下实验：a．将其放入水中，竖立静止后，在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0g/cm3；b．将其放入植物油中，用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9g/cm3；①如丙图所示，小金制作的密度计，你认为刻度0.9应该在点（选填“p”或“q”）。②在使用过程中，小金发现细铜丝易滑落，于是他改变这段细铜丝的形状．并把铜丝置于玻璃管内．再次测量同一杯液体密度（如图丁），测量过程中杯内液体总量没有变化。则杯中液面将（填“上升”、“下降”或“仍在A处”）。7．同学们用空塑料瓶和细砂等材料探究影响浮力大小的因素。（1）同学们根据生活经验提出了如下三种猜想，并举出了相应的实例。猜想一：浮力的大小与物体的密度有关。实例：铁块在水中下沉，木头可以浮在水面上。猜想二：浮力的大小与液体的密度有关。实例：鸡蛋在水中下沉，在盐水中可以浮起来。猜想三：浮力的大小与没入液体中的深度有关。实例：在游泳池里，人往下越浸越深，感觉到水向上托自己的力越来越大。（2）为了验证以上猜想是否正确，同学们选择了装入细砂的塑料瓶和其他实验器材进行探究，实验过程如图所示。①根据实验中（填字母）两个步骤，可以验证猜想二是正确的。②根据实验步骤c和d，可以验证猜想三是（填“正确”或“错误”）的：对该猜想所对应的实例，合理的解释是。③要验证猜想一是否正确，可以在塑料瓶中后再进行探究。④同学们认为，猜想一和猜想二中的实例反映了物体的浮与沉可能与密度有关，要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体，物体的密度应小于g/cm³。8．学习浮力知识后，小华想制作一个密度计，他制作步骤如下：a、取一根饮料吸管，将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来。b、将其漂浮在水中，在吸管上标出水面的位置，测出该位置到吸管下端的距离，即吸管浸入水中的深度H＝5cm。如图所示。c、推导：设吸管横截面积为S，在水中漂浮，故浮力与重力二力平衡，所以G＝ρ水gSH；若漂浮在其它液体中，则没入的深度h会因液体密度的改变而改变，但浮力仍与重力平衡，即G＝ρ液gSH。d、根据以上推导的公式，可计算出液体密度与下表中的密度相等时，简易密度计浸入的深度h（取密度的单位为g/cm3）。e、小华做了五次实验，获得的数据如表：实验次数12345液体密度ρ/（g•cm﹣3）0.80.91.01.1浸入的深度h/（cm）6.35.654.54（1）小华制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时，浮力重力（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）通过对步骤c的分析，请推导出漂浮在ρ液液体中时，浸入深度h＝（用ρ水、ρ液、H表达）。在第5次实验中，观察到该密度计没入某种液体的深度是4cm，则该液体的密度是g/cm3。（3）分析表中数据或制作的密度计发现：简易密度计的刻度线分布（“是”或“不是”）均匀的。9．某校科学兴趣小组在学习了“植物体对水的吸收、利用和散失”的知识后，利用食盐、水、新鲜冬瓜和自制土密度计对植物细胞吸水、失水的原理展开探究。他们将冬瓜除去瓜瓤后制成“冬瓜碗”，并在“冬瓜碗”中加入240g密度为1.2g/cm3的食盐水。并在溶液中放置自制土密度计（实验装置如图甲所示），通过观察一段时间后土密度计浸没深度的变化，分析研究冬瓜得失水分的状况。若土密度计在溶液中浸没的深度随时间的变化曲线如图乙所示。请你帮助该兴趣小组完成实验的探究和分析。（1）实验过程中，土密度计所受的浮力（选填“增大”、“减小”或“不变”）。根据土密度计浸没深度的变化情况可知，冬瓜在盐水中（选填“吸水”或“失水”），且速度变化的特点是。（2）根据图象数据通过计算可知，一段时间后盐水的密度是g/cm3（3）为了提高该实验中土密度计的精确程度，可以采取的办法是。10．测量液体密度的仪器叫做密度计。图（a）和图（b）是自制的简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，将其放入盛有不同液体的两个烧杯中。（1）请判断哪