小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律

1、浮力知识测定物质密度的思考江苏省江阴市河塘中学 赵永忠浮力的知识是初中物理力学的综合，它是平衡力、液体的压力和压强、物质的密度和质量等知识的综合，是中考的一个重要考点，特别是浮力与物质密度的测定的结合，它不仅能考查学生灵活运用知识的能力，而且能拓展学生实验设计和操作能力，本文将对浮力知识测量物质密度的方法和技巧进行分析。 我们知道计算浮力的方法有三个：称重法（F浮=GF）；阿基米德原理（F浮=G排液=液gV排）；平衡法（漂浮与悬浮时F浮=G）。阿基米德原理是计算浮力普遍适用的方法，而称重法与平衡法都有一定的局限性，称重法主要用在放入液体中下沉的物体（即所谓的“沉体”），平衡法主要应用

2、于漂浮的物体（即所谓的“浮体”），下面我们从“沉体”和“浮体”两方面来讨论测物质密度的特点。 一、利用“沉体”测密度 例1  某弹簧测力计下面挂玻璃球时示数为4N，当玻璃球浸没在水中时示数为2N，当玻璃球浸没在某液体中时示数为3N，则玻璃球和某液体的密度分别为多少？  分析：玻璃的密度=m/V，由于玻璃球在水中下沉而浸没在水中，所以排开水的体积就是玻璃的体积，而排开水的体积可以通过水中的浮力来考虑，对于在水中下沉的玻璃球，它的浮力可以利用弹簧测力计通过称重法来测量，同时弹簧测力计还测量了玻璃球的重力从而得到它的质量，这样玻璃球的密度就可以获得。

3、同样液体的密度可以利用阿基米德原理，通过玻璃球在液体中的浮力来考虑，浸没在液体中的玻璃球的浮力也可以通过称重法来计算，排开液体的体积就是排开水的体积。 解：F浮水=GF水=水gV排水                 F浮液=GF液=液gV排液                

4、60; V玻=V排水=m3        玻=2000 将得： 液=水=500 从例1的解析可以发现：利用“沉体”测物质密度重要的工具是弹簧测力计，特点是“沉体”排开液体的体积等于物体的体积。而且通过这个例题发现：弹簧测力计结合某个“沉体”可以改装成测液体密度的密度计。根据例一，弹簧测力计结合玻璃球可得如图的密度计：2N处对应水的密度1000kg/m3；3N处对应液体密度为500kg/m3；4N是空气中的读数，相当于浸没在密度为0的液体中，所以此处对应液体的密度为0kg/m3，即是密度

5、计的零刻度；而0N时弹簧测力计对玻璃球没有拉力，玻璃球相当于悬浮在液体中，该处对应的液体密度等于玻璃球的密度2000kg/m3。而且它的刻度是均匀的，测量范围是02000kg/m3，从上到下为从大到小，零刻度在下面，最小刻度为100kg/m3，根据这些数据当弹簧测力计下的玻璃球浸没在某种液体中可以直接读出液体的密度，如图指针在箭头位置，则液体的密度可直接读出为1200kg/m3。 二、利用“浮体”测密度 例2  现有一块长方体小木块，一杯牛奶，如何利用浮力知识测量木块和牛奶的密度？ 分析：当木块在液体中漂浮时G木=m木g=F浮=液gV排 只要液

6、已知（常选用水），V排测出（常用量筒）可得到木块的质量，而用细针让木块浸没在量筒的水中，可以得到木块的体积。 同样测出木块的质量后，再用量筒测出木块排开牛奶的体积就可得到牛奶的密度。 本实验的器材为量筒、足量的水、细针。 测量的过程如下： 在量筒中装入适量的水，记下水面的刻度为V1 让木块漂浮在量筒中的水面上，记下此时水面的刻度为V2 用细针将木块浸没在量筒的水中，记下此时水面的刻度为V3 将量筒中水换成适量牛奶，记下牛奶面的刻度为V4 将木块漂浮在量筒中的牛奶面上，记下此时牛奶面的刻度为V5 这样木=&

7、#160;      牛奶= 从例2可以发现：利用“浮体”测密度主要工具为量筒或量杯，“浮体”的重力等于“浮体”受到的浮力是解决这类问题的关键。如果“浮体”是一个规则的物体，测量密度更方便：只须烧杯、水、刻度尺和待测液体不需要量筒。过程如下图：  用刻度尺测出规则“浮体”的长度L及投入水中后露出水面的高度h（如上图），则“浮体”的密度为。  若投入某液体中露出液面的高度为h（如上图），那么液体的密度为。 由上题得到启示：在规则的“浮体”侧面刻上均匀的刻度，可以使它成为一个密度计，刻度可

8、以这样来确定：将它放入水中漂浮，如果水面下有如图的6格，则此处记为水的密度1000kg/m3， 若将它投入其他液体中时，液面下的格数为n（可直接读出）， 那么根据漂浮的物体F浮=G可得： 水gV排水=液gV排液       水6=液n ，水6=木10 则对应的液体的密度为，木块的密度为06水。 三、结合“沉体”和“浮体”的特点测密度 例3  现有一个小玻璃试管，利用量筒和足量的水如何测量玻璃的密度？ 分析：要测玻璃的密度，必须测出小玻璃试管的质量和它具有的

9、玻璃的体积。当小玻璃试管下沉在量筒的水中时可以测出它的体积；小玻璃试管的质量可以通过测量它的重力获得，由于小玻璃试管漂浮在水面上时它的重力就等于浮力，所以只要用量筒测量它漂浮时排开水的体积，就可以得到它的质量。 这样测量的过程如图所示：  步骤为： 在量筒中放入适量水，记下水面对应的刻度为V。 将小玻璃试管漂浮在量筒的水面上记下水面对应的刻度为V1。 将小玻璃试管下沉到量筒的水中，记下水面对应的刻度为V2。 那么，玻璃的密度为。 由例3可以更进一步思考：利用量筒、小玻璃管、足量的水、细线，如何测量细沙的密度？

10、60;分析：细沙的密度=m/V，细沙的质量由于没有天平，可以通过测量漂浮时的浮力来得到，细沙要漂浮必须将它放到小玻璃管中；对应的体积可让小试管中的细沙下沉到量筒中的水中获得。实验过程如下图：  步骤为： 让小玻璃管漂浮在量筒的水面上，记下此时水面的刻度V 将细沙放到漂浮的小玻璃管中，记下此时水面的刻度V1 将细沙从小玻璃管倒入量筒的水中，让小玻璃管仍漂浮在水面上（如上图），记下此时水面刻度V2 则细沙的质量为水（V1V），细沙的体积为V2V 细沙的密度为。 测定物质的密度是初中物理一个重要实验，基本方法为用天平和量

11、筒这两种仪器，而此实验的拓宽是往往只给一种仪器，甚至一种也没有，而代以其他实验器材，因此寻找合适的代换是关键，从上面的例题可发现：利用浮力的知识进行密度的测量时，浮力和密度的基本知识是出发点，利用物体在液体中的状态，抓住“浮体”F浮=G和“沉体”V排=V物的特点进行代换，通过一定的设计就可以达到密度的测量、仪器的改装。此类实验不仅注重学生基本操作技能的掌握，而且也注重提高学生实验设计能力和对知识的综合应用能力，培养了学生创新意识和创造能力，使学生真正成为学习的主人，实现从“应试教育”向“素质教育”转变。小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律，设计了一个实验。他将弹簧测力计一端固定，另一端挂

12、一合金块，合金块浸没在装有水的容器中，容器侧面的底部有一由阀门控制的出水口。实验时，打开阀门缓慢放水，放到弹簧测力计的读数不再变化时，立刻关闭阀门。在此过程中金属块始终不与容器底部接触，读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为22N和32N，g取10N/kg。求:（1）、合金块受到的重力。(2)、合金块受到的最大浮力。(3)、合金块的密度。 已知：F1=32N，F2=22N，水=1000kg/m3,g=10N/kg 求：G合金=？F浮（最大）=？合金=？ 解：当F1=32N时，合金块在竖直方向只受重力G和拉力F（不受浮力作用）， G合金=32N 当F2=22N时，此时合金块浸没在水中，且浮力最

13、小， F浮=G-F拉 F浮=32N-22N =10N F浮=G排 =液gV排 V排=F浮/液g =0.001m3 又合金块浸没在水中 V合金=V排=0.001m3 又G=mg m合金=G合金/g =3.2N 又=m/V 合金=3.2N/0.001m3 =3200kg/m3 答：合金块受到重力32N，受到最大浮力10N，密度为3200kg/m3。 如图所示，三个实心匀质小球（球的体积公式V=4/3r3）静止在液体中，甲球有一半体积在液面之上，小球的半径之比为r甲：r乙：r丙=3：2：1甲与丙密度之比为甲：丙=1：3则：A.三球的密度之比为甲：乙：丙=1：2：3B.三球所受的浮力之比为F甲：F乙：F丙=27：8：2C.三球所受的重力之比为G甲：G乙：G丙=27：16：3D.若让乙球和丙球也都漂浮并都有一半体积在液面之上，应该把它们挖成空心的，则这时乙球和丙球的空心体积之比为6：1 问题补充：的确，ACD都对。关键是方法、步骤啊。B是错误的，应该为27：16：2 其余正确补充：得你点分真难，由于输入不方便一下比例顺序都为甲：乙：丙因为半径比=3：2：1所以体积比=27:8:1因为甲球有一半体积在液面之上，列等式重力等于浮力：甲V甲g=液1/2V甲g所以甲=1/2液，乙悬浮，所以乙=液所以密度比1：2：3