专题 力学实验

题一如图所示，根据实验现象可知：物体所受的浮力为 N；该物体的密度是 kg/mi（p=1.0X103kg/m3,g=10N/kg）。水题二小明自制土密度计并测定盐水的密度。实验器材：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。实验步骤：在竹筷的一端缠上适量细铅丝，制成土密度计。用刻度尺测出竹筷的长度L。把土密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h1（如图所示）。。请将上面实验步骤补充完整并回答下列问题：（p水=1.0g/cm3,F浮=卩液gV排）水 浮液排（1） 竹筷一端缠上铅丝，是为了 。（2）密度计是利用 条件工作的。被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积（选填“越小”或“越大”）。（3）被测盐水的密度表达式：p盐尸 （不计铅丝体积）盐水（4） 小明计算得出盐水的密度为1.05g/cm3,已知烧杯中盐水的体积为400cm3，盐的密度为2.6g/cm3，则盐水中含盐 g0（盐放入水中溶解后，盐和水的总体积不变）龙芳同学将一重4.0N的金属筒容器，开口向上放入水中，有1的体积露出水面；如在筒内装入100cm3的某种液体后，金属筒的的体积没入到水中；已知p水=1.0x103kg/m3,g=10N/kg。JL厶

其质量是 g。题四李翔同学在山上找到了一块坚硬的石块，他仅用直尺这一测量工具测出了石块的密度。装置如图所示，主要实验步骤如下：區水杯區水杯用细线将轻质直杆悬起来，悬点为O,并将一重物用细线悬于直杆O点左侧的P点；保持重物的悬点不变，将装水的轻质塑料袋用细线挂在直杆O点右侧的某点，直杆处于水平静止，用直尺测得该点到O的距离为30.0cm；在溢水杯中装满水，将待测石块缓慢浸没在杯中，让溢出的水全部流入轻质塑料袋中；保持重物的悬点不变，将待测石块用细线挂在直杆O点右侧的某点，直杆处于水平静止,用直尺测得该点到O的距离为12.0cm；（1）实验中主要应用的力学规律是 （填“阿基米德原理”或“杠杆的平衡条件”）；（2）上述实验步骤最佳顺序是 （填入步骤前的字母）；（3）已知水的密度为1.0xl03kg/m3，可求得待测石块密度为 。题五小阳与实践小组成员利用假期到水库清理水面垃圾，发现水面有一形状不规则且不吸水的小固体漂浮物，为研究该物体密度，小组同学找来了弹簧测力计、滑轮、塑料吸盘、细线等器材，进行了如下实验。（1） 如图甲所示，擦干该物体，静止时读出弹簧测力计的示数为行；（2）如图乙所示，小阳还应 ，再读出弹簧测力计的示数为F2；（3）则该物体的密度p= 。（已知水的密度为p水忽略绳重与摩擦）（4） 为确保实验成功，请你提出一条合理的建议：提示：乙图中的滑轮为定滑轮，可以改变用力方向，但不能省力）题六在一圆柱形容器中盛有水，水面漂浮着一个小容器，当将一个实心球放入小容器中后，大容器中的水面上升的高度是7cm,如图所示，若把这个实心球从小容器中取出放入大容器中的水里后，水面又降低了2cm，求这个实心球的密度是多少？题七请你自选器材，设计一个实验方案测出小石块的密度。要求写出简要的实验过程和密度的计算式。（至少答出三种不同的方法）（1）实验过程（也可画图辅助说明）；（2）根据p=m/V，所测密度的计算式p= （用测量的物理量符号表示）。课后练习详解题一答案：1；4X103详解：由二次称重法测浮力的原理可以计算出物体受到的浮力为：F戶电=4N-3N=1N；由阿基米德原理可以计算出物体的体积为：V严F1N=4= =1X10-4m3,排pg1x103kg/m3x10N/kg水0.4kg1.0x10-4m3该物体的质量为：m=0.4kg1.0x10-4m3g10N/kg103kg/m3。题二答案：④把土密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2(或把土密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出竹筷浸入液面下的长度h2)竹筷能够竖直漂浮在液体中(2)漂浮；越小(3) 土二你p (或凹1p ) (4) 32.5L一h水 h水22详解：(1)密度计是利用物体漂浮时，F"=G物的原理来工作的，为了使密度计能够漂浮在液浮物体中，应该使密度计的下端较重，在竹筷一端缠上铅丝，就是为了使竹筷能够竖直漂浮在液体中；由F浮=G物和阿基米德原理(F*=p,gV排)得，P液gV排=6物，可知被测液体的密度越浮物 浮水排 液排 物大，密度计排开液体的体积越小；要测盐水的密度，可把土密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2(或把土密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出竹筷浸入液面下的长度h)，则F=F=G，即pgV=pgV，也就是pgS(L-h)=PgS(L-h2 浮水浮盐水 物 水排水盐水排盐水 水 1 盐水 2［或p水gS(L-h［)=pgSh2］，贝I」盐水的密度p =厶二p(或p =L-h1p);水 1 盐水2 盐水L一h水 盐水 h 水22设盐溶解前的体积是V,则水的体积为V水=400cm3-V，由题意知，p盐水V盐水=p盐V盐+p水 盐水盐水盐盐水V水'即1.05g/cm3x400cm3=2.6g/cm3xV+1.0g/cm3x(400cm3-V)，解得V=12.5cm3'故盐水中含盐的质量m=p士卜V士卜=2.6g/cm3x12.5cm3=32.5g。题三答案：6x10-4 1.5x103 150详解：空金属筒容器开口向上放入水中时处于漂浮状态，则Fr=G,所以p水gV排=4.0N,浮 水排23p水gV=4.0N，则金属筒的容积是6x10-4m3；在筒内装入100cm3的某种液体后’所受浮力Fr=)pkgV=5.5N，则该液体所受的重力是5.5N-4.0N=1.5N,其质量是浮12水G1.5Nm=—=G1.5Nm=—=g10N/kgm=0.15kg=150g；密度是p=v=0.15kg100x10-6m3=1.5x103kg/m3。题四答案：(1)杠杆的平衡条件(2)ADCB(3)2.5x103kg/m3(填“2.5g/cm3”亦可)详解：本题主要考查固体密度的测量及杠杆平衡条件。测量固体密度实验中，为避免用排水法测量固体体积时，在固体表面沾有水而增大误差，应先测量固体质量，再用排水法测量固体体积，所以实验的最佳顺序为：ADCB；实验中，利用杠杆平衡条件，测出石块质量与排开水的质量的关系，再利用已知的条件水的密度，间接测出石块排开水的体积，即石块的体积，代入密度公式计算出石块的密度；设实验中重物的重力为G,则由杠杆平衡条件可列式得：Gm5GlOp=G水l=G水x30.0cm①；GlOp=G石块l2=G石块x12.0cm②，由①、②可解得：石块=-^块=怎；OP水1水 OP石块2石块 G m 2水水mmmm5D =石块石块V=—石块：V二石块m一一石块p一x1.0x103kg/m3_2.5x103kg/m3。m 水2石块水水水p水题五答案：(2)向上拉动弹簧测力计，使物体完全浸入水中静止时。F定卩 (4)增大吸盘的表面积。F+F水12详解：弹簧测力计悬挂着物体在空气中的示数为F1，表明物体的重力为：G=Fj图乙中，当用弹簧测力计通过固定在容器底部的定滑轮将物体拉入水中并保持静止时，物体在竖直方向上受力平衡，弹簧测力计对物体的拉力与物体重力的合力与物体所受浮力大小相等，则F浮=F,浮1FF+F+F2；由阿基米德原理(F浮=卩水gV排)可得：V排=浮=1 2，则物体的密度为：2 浮尸水o排 排pg pg水水GmgG F=FF= •p= +•p；为确保实验成功，用吸盘固定在容器底部的定滑VF+fF+F水F+F水1 21212定的条件下，增大吸盘的表面积，可以轮不能脱离容器底，由F=pS可知，在吸盘所受压强定的条件下，增大吸盘的表面积，可以增大吸盘受到的压力，从而可以保证吸盘在实验过程中不脱离容器底。题六答案：根据题意，得：pgV=p水gSh0V=S(h1-h2[②由①②得：pgS(h]_h2)=p水gSh]即p=p水h/(h]-h2)=(1.0x103kg/m3x7cm)v(7cm-2cm)=1.4x103kg/m3详解：综合物体浮沉的条件和阿基米德原理分析解答。当将实心球放入小容器中后，实心球与小容器仍处于漂浮状态，故实心球的重力等于排开液体的重力，可列式得：Grt=pgV=p水球水gSh1；当将这个实心球从小容器中取出放入大容器中的水里后，排开水的体积即为实心球的体积，可列式得：V=S(h1-h2)，将两式联立可解得p=p水h1/(h1-h2)，代入数据即可计算出实心球的密度。题七答案：方法一：特殊方法测小石块的密度⑴实验器材：烧杯、水、小石块、天平实验过程：往烧杯装满水，放在天平上称出质量为m；将小石块轻轻放入水中，溢出部分水，再将烧杯放在天平上称出质量为m2；将小石块取出，把烧杯放在天平上称出烧杯和剩下水的质量m3。⑵则小石块的密度为：p=p水(m2-m3)/(m1-m3)方法二：特殊方法测小石块的密度实验器材：天平、水、空瓶、小石块实验过程：用天平测石块质量m1；瓶中装满水，测出质量m2；将石块放入瓶中，溢出一部分水后，测出瓶、石块及剩余水的质量m3；可推导出排开水的质量为：m排,=m1+m2—m3排水1 2 3小石块的体积为：V石=V排水=(m1+m2—m3)/p水⑵则小石块的密度为：p石=m1/V石=mp水/(mi+m2—m3)方法三：应用阿基米德原理测小石块的密度⑴实验器材：弹簧测力计、玻璃杯、小石块、棉线、水实验过程：用测力计测出小石块在空气中的重力G］；用测力计测出小石块浸没入水中的重力g2；则待测小石块受到的浮力为：F浮=G1—G2浮1 2由阿基米德原理(Fr=p水gV排)得：V.=V排=F浮/p水g浮水排 石排浮水⑵可计算出小石块的密度为：p石=GJV石g=Gip水/(G1—G2)方法四：浮力法测量小石块的密度⑴实验器材：烧杯、天平、水、细线、小石块实验过程：在烧杯中装适量水，用天平测出杯和水的总质量m1；用细线系住石块浸没入水中，使石块不与杯底杯壁接触，用天平测总质量m2；使石块沉入水底，用天平测出总质量m3；则小石块的质量为：m=m3—m1；石3 1小石块所受浮力为：F浮=(叫—叫)gF小石块的体积为：V=V= 4=(m2—mi)/p石排g21水水⑵则小石块的密度为：p=m/V=(m3—m1)p/(m2—m1)石石石3 1水 2 1方法五：浮力法测量小石块的密度⑴实验器材：刻度尺、圆筒杯、水、小塑料杯、小石块实验过程：在圆筒杯内放入适量水，再将塑料杯杯口朝上轻轻放入，让其漂浮，用刻度尺测出杯中水的高度h1；将小石块轻轻放入杯中，二者仍漂浮，用刻度尺测出水的高度h2；将小石块从杯中取出，放入水中，下沉，用刻度尺测出水的高度h3。⑵则小石块的密度为：p=p水（h2-h］）/（h3-h］）详解：本题考查密度测量的方法。测量密度的方法很多，常规的方法是根端二m，用天平和V量筒来测量。也可以利用浮力知识来测量。对于形状规则的固体，分别用