专项训练05 利用浮力测密度.docx
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专项训练05利用浮力测密度
专项训练(五) 利用浮力测密度
(限时:
50分钟)
1.利用弹簧测力计测量石块的密度:
(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
图ZX5-1
(1)用细线将石块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的示数如图ZX5-1甲所示,石块重 N。
(2)将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示,石块受到的浮力F浮= N。
(3)石块的密度ρ石块= g/cm3。
(4)完成上述实验后,同学们又将挂在弹簧测力计下的石块浸没到某种液体中,弹簧测力计的示数为3.2N,则该液体的密度ρ液体= g/cm3。
2.[2017·苏州]在“测量物质的密度”实验中:
图ZX5-2
(1)用调节好的天平测金属块质量,天平平衡时砝码及游码在标尺上的位置如图ZX5-2甲所示,金属块的质量m为 g。
(2)用细线系住金属块放入装有20mL水的量筒内,如图乙所示,则金属块的体积V为 cm3。
(3)计算出金属块密度ρ= g/cm3。
(4)实验中所用细线会对测量结果造成一定影响,导致所测密度值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(5)在上面实验的基础上,利用弹簧测力计和该金属块,只需增加一个操作步骤就能测出图丙烧杯中盐水的密度。
增加的步骤是 。
盐水密度的表达式ρ盐水= (用所测物理量符号表示)。
3.下面是张超同学利用量杯和水测量橡皮泥密度的实验过程及分析,请完成下列填空。
(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)在量杯中装适量的水,读出水面对应的刻度值V1。
(2)把橡皮泥捏成碗状,小心放入量杯使之漂浮在水面上,读出此时水面对应的刻度值V2,根据 原理可求出橡皮泥的质量。
(3)再把橡皮泥团成实心球,放入量杯使之沉入水底,读出此时水面对应的刻度值V3。
(4)利用密度计算公式可推导出橡皮泥密度的表达式为ρ= 。
(5)图ZX5-3是整个实验的操作情景,由图中示数可算出橡皮泥的密度是 kg/m3。
图ZX5-3
4.小晨设计了一个实验,用排水法测某实心金属块的密度。
实验器材有小空筒、溢水杯、烧杯、量筒和水。
实验步骤如下:
①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中,如图ZX5-4甲所示;
②将金属块浸没在水中,测得溢出水的体积为20mL,如图乙所示;
③将烧杯中20mL水倒掉,从水中取出金属块,如图丙所示;
④将金属块放入小空筒,小空筒仍漂浮在水面,测得此时溢出水的体积为44mL,如图丁所示。
图ZX5-4
请回答下列问题:
(1)被测金属块的密度是 g/cm3。
(2)在实验步骤③和④中,将沾有水的金属块放入小空筒,测出的金属块密度将 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
5.小明想测量一块塑料的密度,由于其密度小于水,在水中不能下沉,小明在该塑料块下方悬挂了一铁块,按照如图ZX5-5甲、乙、丙、丁所示顺序,测出了该塑料块的体积和质量。
图ZX5-5
(1)图丁中塑料块的质量是 g。
(2)这种塑料的密度是 kg/m3。
(3)仔细分析实验过程,你认为小明在实验过程中存在的误差是 (写出一条即可)。
(4)为了减小实验误差,你认为合理的顺序是 。
(将图重新排序)
6.小丽准备用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块(不吸水)的密度。
图ZX5-6
(1)如图ZX5-6甲所示,用弹簧测力计测出木块在空气中的重力为 N。
(2)如图乙所示,将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上,挤出吸盘内部的空气,吸盘在 的作用下被紧紧压在烧杯底部。
在烧杯中倒入适量的水,用细线将木块拴住,通过弹簧测力计将木块全部拉入水中,此时弹簧测力计示数如图丙所示。
若不计摩擦和绳重,木块的密度为 kg/m3。
(3)如果将图丙烧杯中的水换成另一种液体,重复上述实验,此时弹簧测力计示数为0.2N,该液体的密度为 kg/m3。
(4)剪断细线让木块分别静止在水和液体里,两次木块所受的浮力 (选填“相等”或“不相等”),则木块进入水和液体的深度之比为 。
7.小明同学到宜兴龙背山森林公园游玩,在山洞里捡到一个形状不规则、不溶于水的物体,在物理老师的帮助下到实验室进行了如下操作:
(1)把该物体放入装有适量水的透明玻璃杯中,发现物体下沉至杯底,如图ZX5-7甲所示,说明该物体的密度 水的密度,此时物体所受浮力 物体的重力,对杯底的压力 物体的重力。
(均选填“大于”“等于”或“小于”)
图ZX5-7
(2)小明往杯中逐渐加盐并搅拌,直至观察到待测物体悬浮,随即停止加盐,如图乙所示。
(3)小明测出一只待用的空烧杯的质量为63.8g。
(4)他取出玻璃杯中的待测物体,把盐水倒入空烧杯,用调好的天平测杯子和盐水的总质量,如图丙所示,天平的示数为 g。
(5)将烧杯中的盐水全部倒入量筒,如图丁所示,量筒内盐水的体积为 mL。
(6)通过以上实验,可以得到待测物体的密度为 kg/m3。
(7)一同做实验的小华认为只要稍微改变一下实验的顺序,就可以减小实验误差,你认为小华是怎样改变实验顺序的:
。
[将步骤
(1)~(6)重新排序]
8.小芳的爸爸在外出差给她带回来一件小金属挂饰(实心),小芳想知道金属挂饰的材质,于是从学校实验室借了一些器材来测量它的密度。
(1)她将天平放在水平桌面上,把游码轻轻拨至标尺 零刻度线处,稳定时发现分度盘如图ZX5-8甲所示,要使横梁水平平衡,应将右侧的平衡螺母往 (选填“右”或“左”)调。
图ZX5-8
(2)将挂饰放在已调好的天平上,测出其质量为21.6g。
(3)当她想测量挂饰的体积时,发现忘了借量筒,在她沮丧之时突然想到利用浮力的知识可以帮自己解决问题。
她的测量过程如下:
①往烧杯中倒入适量的水,用调节好的天平测出烧杯和水的总质量为150g。
②用细绳将挂饰拴好并浸没在水中(如图乙所示,挂饰不接触杯底,无水溢出)。
在右盘中加减砝码并移动游码,当天平平衡后,右盘中砝码和游码的位置如图乙所示,此时天平的示数为 g,则挂饰的体积为 。
(4)小芳计算出金属挂饰的密度为 g/cm3;
通过对照密度表(见下表)可知该金属挂饰可能是 制品。
物质
金
银
铜
铁
铝
密度/(103kg·m-3)
19.3
10.5
8.9
7.9
2.7
9.某实验小组利用杠杆平衡条件测固体密度。
图ZX5-9
[实验器材]待测小石块,杠杆及支架,细线,钩码数个,刻度尺,烧杯,适量水。
[实验过程]
(1)把杠杆的中点固定在支架上,并调节杠杆在水平位置平衡。
(2)用细线将小石块拴好,把小石块和钩码m分别挂在杠杆的两边,调节钩码的位置使杠杆在水平位置平衡,如图ZX5-9甲所示。
(3)分别量出小石块悬挂处与支点间的距离L和钩码悬挂处与支点间的距离l,由杠杆平衡条件得出小石块的质量为 。
(4)在烧杯内加入适量水,将小石块浸没在水中,保持L不变,调节钩码m的悬挂位置,使杠杆重新在水平位置平衡,如图乙所示。
(5)量出钩码所挂处与支点间的距离d,则小石块所受水的浮力为 。
(6)若水的密度为ρ,由阿基米德原理得出小石块的体积为 。
(7)由密度公式求出小石块的密度为 。
10.某学生制作了直接测量液体密度的“密度天平”。
其制作过程和原理如下:
如图ZX5-10甲所示,选择一根长杠杆,调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡;在左侧离支点10cm的位置A用细线固定一个质量为110g、容积为50mL的容器,右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码(细线的质量忽略不计)。
图ZX5-10
[测量过程]将下列实验空白处补充完整:
(1)调节杠杆平衡时,发现杠杆左端下沉,须将平衡螺母向 调节;测量液体时,往A处容器中加满待测液体,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,在钩码悬挂位置直接读出液体的密度。
该“密度天平”的“零刻度”应标在支点O的右侧 cm处。
(2)若测量某种液体密度时,钩码在距离支点右侧30cm处,则此种液体的密度为 g/cm3。
(3)若此“密度天平”的量程不够大,应采用 方法增大量程。
[拓展](4)若杠杆足够长,用此“密度天平”还可以测量固体的密度。
先在容器中加满水,再将待测固体轻轻浸没在水中,溢出部分水后,调节钩码的位置,使杠杆水平平衡,测出钩码离支点O的距离为56cm;用量筒测出溢出水的体积如图乙所示,待测固体的体积为 cm3。
则此固体的密度为 g/cm3。
11.在实验室做实验时,爱动脑筋的贾铭同学把一瓶口香糖开封后,取出几粒放入装有20cm3水的量筒中,发现口香糖沉入量筒底且没有溶化,贾铭灵机一动,想测一下口香糖的密度是多少。
图ZX5-11
(1)贾铭同学读出了量筒中水和口香糖的总体积(如图ZX5-10甲所示)为 cm3。
(2)他把天平放在水平桌面上,将游码移到标尺的左端零刻度线处,发现指针偏向分度盘的右侧,此时应将平衡螺母向 调。
(3)他用调好的天平测出了剩余的口香糖和瓶的总质量(如图乙所示)为 g,已知原来瓶子和口香糖的总质量为32g,则口香糖的密度为 g/cm3。
(4)贾铭对测密度充满兴趣,回到家后他又想测量一下妈妈刚榨的一杯果汁的密度,但是家里既没有天平也没有量筒,最后他想到了用刻度尺和剩余的多半瓶口香糖、水及一只水杯(如图丙所示)测果汁的密度。
下面是他的实验过程,请将实验步骤补充完整,并写出果汁密度的表达式。
①在水杯中装入适量水,将口香糖瓶放入水杯中使其竖直漂浮,用刻度尺测出口香糖瓶浸入水中的深度为h1;
②将水杯中水倒出后,再装入适量果汁,将口香糖瓶 为h2;
单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。
让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。
这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。
③果汁密度的表达式:
ρ果汁= 。
(水的密度用ρ水表示)
参考答案
1.
(1)4.8
(2)2 (3)2.4 (4)0.8
[解析](3)石块的体积V=V排=
=
=2×10-4m3=200cm3,
石块的质量m=
=
=0.48kg=480g,则石块的密度ρ=
=
=2.4g/cm3。
(4)将挂在弹簧测力计下的石块浸没到某种液体中,弹簧测力计的示数为3.2N,所以F'浮=G-F'示=4.8N-3.2N=1.6N,液体的密度ρ液=
=
=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3。
2.
(1)27
(2)10 (3)2.7 (4)偏小 (5)将金属块挂在弹簧测力计下方,浸没于盐水中,读出弹簧测力计的示数F
3.
(2)阿基米德 (4)
(5)1.75×103
4.
(1)3.2
(2)不变
[解析]
(1)根据题图甲与图乙的对比,得出金属块的体积V=20mL=20cm3;将金属块取出,即图丙中液面离溢水杯口的体积为20cm3,然后将金属块放入小空筒,此时又溢出水44cm3,小空筒漂浮,此时金属块和小空筒排开水的总体积V排=20cm3+44cm3=64cm3,且此时小空筒受到的浮力大小等于金属块的重力大小,因此金属块的总质量为排开水的质量,即金属块的重力G=F浮=ρ水V排g,金属块的质量m=
=
=ρ水V排=1.0g/cm3×64cm3=64g,故金属块的密度ρ=
=
=3.2g/cm3。
(2)在实验步骤①和②中测得的金属块的体积一定,在实验步骤③和④中,将沾有水的金属块放入小空筒,相当于减少了小空筒排开水的重力,增加了小空筒和金属块排开水的重力,而且减少量等于增加量,故金属块排开水的体积不变,所受浮力不变,则其重力、质量不变,所以根据ρ=
可知,测出的金属块密度不变。
5.
(1)16.2
(2)0.81×103
(3)先测了体积后测量质量,会造成质量测量值偏大(或按题图乙、丙顺序测量体积会造成体积测量值偏大)
(4)丁、甲、丙、乙
[解析](3)实验中先测了塑料块的体积,然后测量其质量,会使得质量的测量值偏大;或者在测量体积时按题图乙、丙顺序测量会造成体积测量值偏大。
(4)为了减小误差,应先测量塑料块的质量,再读取铁块的体积,最后浸没塑料块,因此合理的顺序应为丁、甲、丙、乙。
6.
(1)0.6
(2)大气压 0.6×103 (3)0.8×103
(4)相等 4∶5
[解析]
(2)题图丙中弹簧测力计的拉力F拉=0.4N,木块受到的浮力F浮=G+F拉=0.6N+0.4N=1N,木块的体积V=
木块的密度ρ木=
=
=
×ρ水=
×1×103kg/m3=0.6×103kg/m3。
(3)弹簧测力计的拉力F拉'=0.2N,木块受到的浮力F浮'=G+F拉'=0.6N+0.2N=0.8N;
则ρ木=
=
=
×ρ液=
×ρ液=0.6×103kg/m3;解得ρ液=0.8×103kg/m3。
(4)根据所求液体和木块的密度关系,可知木块在水和液体中都漂浮,所受浮力相等,则ρ水gV排水=ρ液gV排液,
=
=
=
又因为木块的底面积相同,所以木块进入水和液体的深度之比
=
=
。
7.
(1)大于 小于 小于 (4)121
(5)55 (6)1.04×103
(7)
(1)
(2)(4)(5)(3)(6)
[解析](7)在将盐水倒入量筒中时,烧杯壁会附着一些盐水,致使盐水不能全部倒入量筒,测得的体积偏小,由密度ρ=
可知,该测量值比真实值偏大,因此实验顺序可改为
(1)
(2)(4)(5)(3)(6)。
8.
(1)左端 右 (3)152.4 2.4cm3 (4)9.0 铜
9.(3)
m (5)
mg (6)
m (7)
ρ
10.
(1)右 22
(2)0.8
(3)增加杠杆的长度(或增加钩码的质量)
与当今“教师”一称最接近的“老师”概念,最早也要追溯至宋元时期。
金代元好问《示侄孙伯安》诗云:
“伯安入小学,颖悟非凡貌,属句有夙性,说字惊老师。
”于是看,宋元时期小学教师被称为“老师”有案可稽。
清代称主考官也为“老师”,而一般学堂里的先生则称为“教师”或“教习”。
可见,“教师”一说是比较晚的事了。
如今体会,“教师”的含义比之“老师”一说,具有资历和学识程度上较低一些的差别。
辛亥革命后,教师与其他官员一样依法令任命,故又称“教师”为“教员”。
(4)20 7
[解析]
(1)杠杆左端下沉,说明杠杆的重心偏左,要使它在水平位置平衡,左、右两端的螺母(或一端的螺母)都要向杠杆上翘的右端调节。
根据杠杆的平衡条件公式F1l1=F2l2得,0.11kg×g×10cm=0.05kg×g×l2,解得,l2=22cm。
(2)测某种液体密度时,设容器中加满液体的质量为m,
教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分,我常采用范读,让幼儿学习、模仿。
如领读,我读一句,让幼儿读一句,边读边记;第二通读,我大声读,我大声读,幼儿小声读,边学边仿;第三赏读,我借用录好配朗读磁带,一边放录音,一边幼儿反复倾听,在反复倾听中体验、品味。
由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得,(m1+m)gl1'=m2gl2',
课本、报刊杂志中的成语、名言警句等俯首皆是,但学生写作文运用到文章中的甚少,即使运用也很难做到恰如其分。
为什么?
还是没有彻底“记死”的缘故。
要解决这个问题,方法很简单,每天花3-5分钟左右的时间记一条成语、一则名言警句即可。
可以写在后黑板的“积累专栏”上每日一换,可以在每天课前的3分钟让学生轮流讲解,也可让学生个人搜集,每天往笔记本上抄写,教师定期检查等等。
这样,一年就可记300多条成语、300多则名言警句,日积月累,终究会成为一笔不小的财富。
这些成语典故“贮藏”在学生脑中,自然会出口成章,写作时便会随心所欲地“提取”出来,使文章增色添辉。
已知:
m1=0.11kg,m2=0.05kg,l1'=10cm,l2'=30cm,代入上式解得m=40g,
则液体的密度ρ=
=
=0.8g/cm3。
(3)当钩码的质量适当增大时,说明杠杆右侧的力增大,在力臂关系相同的情况下,左侧的力也会增大,即该“密度天平”的量程将增大;增加杠杆的长度也可增大量程。
(4)由题图乙可知,量筒中水的体积是20mL,所以待测固体的体积是20mL=20cm3;容器中加满水,水的总质量m水=ρ水V=1g/cm3×50cm3=50g,
溢出水的质量m溢出=ρ水V溢出=1g/cm3×20cm3=20g,
则容器内剩余水的质量m剩=m水-m溢出=50g-20g=30g=0.03kg,
由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得,(m1+0.03kg+m')gl1″=m2gl2″,
则(0.11kg+0.03kg+m')×g×10cm=0.05kg×g×56cm,
解得m'=0.14kg=140g,
则此固体的密度ρ=
=
=7g/cm3。
11.
(1)30
(2)左
(3)20 1.2
(4)②放入果汁中使其竖直漂浮,用刻度尺测出口香糖瓶浸入果汁中的深度 ③
ρ水
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