重点实验综合全练(七)　利用浮力测密度课件 --2024-2025学年苏科版物理八年级下册

这是一份重点实验综合全练(七)　利用浮力测密度课件 --2024-2025学年苏科版物理八年级下册，共36页。
重点实验综合全练(七)利用浮力测密度类型一　“浮力”与“质量”组合测密度1.【新中考·设计实验】(2024江苏宿迁钟吾中学一模改编)小明想测量苹果的密度,但苹果太大,他用电子秤进行测量,如图所示,实验步骤如下(已知水的密度为ρ水)。(1)将电子秤放在水平桌面上,调零;(2)将整个苹果放在电子秤上,记下此时电子秤的示数m1;(3)取下苹果,给大杯子内盛入适量的水,并放置在电子秤上,记下此时电子秤的示数m2;(4)用细铁丝将苹果压入水中直至浸没,且不接触大杯子底部和侧壁,记下此时电子秤的示数m3;(5)计算求得苹果的密度ρ苹果=　　　    (用已知量和测量量的符号表示)。类型二　“称重法”测密度2.(2023湖北随州中考)实验课上,老师和同学们测量盐水的密度,他们用弹簧测力计、烧杯、水(密度用ρ水表示)、金属块A、盐水以及不吸水的细线等器材完成了图中实验。(1)要测量金属块A浸没在水中的浮力,合理的测量顺序是    　　    (选填“①→②”或“②→①”)。(2)计算金属块A浸没在水中的浮力F=　　　    N。(3)完成图中各项实验后分析可知:金属块A的浮力大小与     　　    (选填“液体密度”或“金属密度”)有关。(4)请推导出盐水的密度表达式ρ盐水=　　     (用F1、F2、F3、ρ水表示)。①→②1.3液体密度解析　(1)物体浸没在水中时所受的浮力等于金属块的重力减去金属块浸没在水中时弹簧测力计的示数,所以要测量金属块A的重力,但若先测②会使金属块沾上水,导致①的测量结果不准确,故合理的测量顺序是①→②。(2)图①中,弹簧测力计的示数F1=4.5 N,图②中,A浸没在水中时弹簧测力计的示数F2=3.2 N,则金属块A浸没在水中时受到的浮力F=F1-F2=4.5 N-3.2 N=1.3 N。(3)分析②③两图可知,金属块A浸没时排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计的示数不同,算出的浮力不同,说明浮力大小跟液体密度有关。(4)金3.(2024江苏沛县月考)某同学到海边游玩时捡到一块鹅卵石,他利用身边的细线、弹簧测力计、量杯进行了下列操作:①用细线系住鹅卵石,悬挂在弹簧测力计下,记录弹簧测力计的示数为F1;②量杯中装入海水,记录此时水面刻度为V0;③将弹簧测力计下悬挂的鹅卵石浸没在海水中(不接触杯底且海水不溢出),鹅卵石静止时,记录水面刻度值为V,测力计示数为F2。请回答下列问题(已知重力与物体质量的比值为g)。(1)鹅卵石的质量为　　　    ,鹅卵石的密度为　　　    。(2)海水的密度为　　　    。类型三　“漂浮法”测密度4.(2023吉林长春中考改编)物理实践小组设计了一个测量固体密度的方案(仅用于不吸水、不溶于水的固体)。如图甲所示,将适量的配重颗粒装入粗细均匀的薄壁圆筒中并封闭筒口,将圆筒放入盛有适量水的薄壁大容器中,大容器的横截面积是圆筒的横截面积的5倍。圆筒静止后用记号笔在圆筒对应水面位置标记“O”,在大容器的水面位置标出初始水位线。(1)为使圆筒静止后竖直漂浮在水面,在沙粒、泡沫粒中应选择　　　    作为圆筒的配重颗粒。沙粒(2)将待测金属块用细线挂在圆筒下方,放入水中静止后(细线的质量、体积忽略不计,金属块始终不触底)如图乙所示,与图甲相比圆筒所受的浮力　　　    (选填“变大”“不变”或“变小”)。分别测出圆筒静止后水面到“O”点和到初始水位线的距离h1和h2,则该金属块的密度表达式为ρ金属=　　　    (用h1、h2和ρ水表示)。变大解析　(1)要使圆筒静止后竖直漂浮在水面,应选择质量较大的物体放到圆筒中,相同体积的沙粒和泡沫粒相比,沙粒的质量较大,故选择沙粒作为圆筒的配重颗粒。(2)将待测金属块用细线挂在圆筒下方,放入水中静止后,由图乙可知,V排增大,根据F浮=ρ液V排g可知,与图甲相比圆筒所受的浮力变大。设图甲中圆筒浸入水中的深度为h,圆筒的横截面积为S,大容器的横截面积S容=5S,金属块用细线挂在圆筒下方,放入水中静止后,体积的变化量ΔV=S容h2,ΔV筒+V金属=S容h2,Sh1+V金属=S容h2,金属块的体积V金属=5Sh2-Sh1。原来圆筒漂浮,浮力大小等于重力大小,即G筒=F浮=ρ水gSh①,将金属块和圆筒看成整体,处于漂浮状态,浮力等于重力,即G筒+G金属=F浮总=ρ水gS(h+h1)+ρ水gV金属②,②-①得:G金属=ρ水gSh1+ρ水gV金属=5ρ水gSh2,ρ金属(5Sh2-Sh1)g=5ρ水gSh2,解得:金属块的密度ρ金属= ρ水。类型四　“浮沉法”测密度5.【新中考·分析论证】(2024江苏盱眙月考)如图所示,水平桌面上放置两个溢水杯,分别装满甲、乙两种液体。将一个密度为ρ0的小球放入甲液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m甲;再将小球放入乙液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m乙。则m甲　　　    (选填“>”“=”或“6.【新中考·设计实验】(2024江苏徐州西苑中学月考)彤彤过生日时,妈妈送给她一个内有“生日快乐”字样的小水晶球。彤彤想知道小水晶球的密度,于是她找来量筒、小玻璃杯和水,用如图所示的顺序测量出小水晶球的密度。由图可知:水晶球的体积是　　　    cm3,水晶球的质量是　　        g,水晶球的密度是　　    g/cm3。实验中,第二步将水晶球从量筒中拿出时小水晶球上沾有少量的水,彤彤就直接放入玻璃杯中进行第三步实验,这样做　　　    (选填“会”或“不会”)对实验结果造成影响。10303不会解析　水晶球的体积V=40 mL-30 mL=10 mL=10 cm3,因为第三步实验中水晶球和玻璃杯漂浮,所以水晶球所受重力G=G排,则水晶球的质量m=m排=ρ水(V3-V1)=1 g/cm3×(60 cm3-30 cm3)=30 g,水晶球的密度ρ= = =3 g/cm3。将水晶球从量筒中缓慢取出并放入小玻璃杯中时,水晶球会带出水,带出的水使得量筒中液面降低,但带出的水再放入小玻璃杯中,排开的水会增多,增多的体积正好等于带出水的体积,这样使得测量的质量没有偏差,密度也就没有偏差,即水晶球密度的测量值与真实值相等。特别提醒　“浮沉法”测物体的密度,“浮”是利用浮力大小与重力大小相等,测出物体的质量;“沉”是利用物体排开液体的体积等于物体的体积,测出物体的体积。水的密度已知是设计实验的重要条件。 7.(新独家原创)学习了浮力知识,小明利用正方体木块(不吸水)做了以下两个实验:(1)实验一:利用一个圆柱形的容器、刻度尺和水测量木块的密度。①在圆柱形容器内加入适量的水,用刻度尺测量水的深度记为h1;②将木块放入水中,小木块漂浮,水未溢出,用刻度尺测量水的深度记为h2;③用细针将木块完全压入水中,水未溢出,　　　　　　　    　　　　　    记为h3; 用刻度尺测出杯中水的深度④则木块密度表达式为ρ木=　　　    (用ρ水和所测物理量的字母表示)。(2)实验二:利用测出木块的密度ρ木测量盐水的密度。用刻度尺测出正方体木块的高度为h1,如图所示,木块漂浮在盐水中,再用刻度尺测出木块露出液面的高度为h2,则盐水的密度ρ盐水=　　　    (用h1、h2和ρ木表示)。类型五　密度计的设计8.【新中考·项目式学习】(2023福建中考)用透明圆筒制作测量液体密度的密度计。(1)获取相关数据: ①已知圆筒底面积为S;②调节天平平衡时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,此时应将平衡螺母向　　　    移。如图1,用调好的天平测得空圆筒质量m=　　　    g;向圆筒中倒入适量水,用天平测得圆筒与水的总质量为81.4 g,计算得到圆筒内水的体积V0=　    　    cm3。(2)制作液体密度计:右31.450在圆筒上体积为V0的水面处做标记,如图2甲所示。倒掉圆筒内的水,倒入待测液体至标记处,使待测液体体积为V0。将圆筒放入水中,圆筒处于漂浮状态,如图2乙。测量圆筒浸入水中的深度h,则待测液体密度ρ液=　　　    (用m、S、h、V0、ρ水表示)。根据计算结果在圆筒外壁标记刻度线和密度值;(3)用自制密度计测量某种液体密度时,发现圆筒触底无法漂浮,请提出一条改进建议:　　　　　　　　　　　　　　   。往容器中加足够多的水解析　(1)调节天平平衡时,指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,应将平衡螺母向右移动,才能使天平横梁水平平衡。由图可知,空圆筒质量m=20 g+10 g+1.4 g=31.4 g,圆筒内水的质量m水=m总-m=81.4 g-31.4 g=50 g,圆筒内水的体积V0= = =50 cm3。(2)倒入待测液体后,圆筒排开水的体积V排=Sh,圆筒受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gSh,圆筒处于漂浮状态,圆筒与待测液体受到的总重力等于浮力,m液= -m=ρ水Sh-m,则待测液体密度ρ液= = 。(3)用自制密度计测量某种液体密度时,发现圆筒触底无法漂浮,圆筒受到的浮力小于重力,可能是排开液体的体积太小,则可以往容器中加足量的水。 9.【新中考·项目式学习】(2024江苏无锡中考)制作简易的密度计,器材有:长度为20 cm的吸管一根,铁屑、石蜡、小瓶、记号笔、刻度尺、天平。(g取10 N/kg)(1)如图甲所示,用刻度尺和记号笔在吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0 cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10 g,能竖直漂浮在液体中;①当将它放入密度为1.0 g/cm3的水中时,浸入的深度为H。若放入密度为0.8 g/cm3的酒精中,密度计所受的浮力大小为　　　    N,浸入的深度为　　　    H。②将它放入密度为0.8~1.2 g/cm3的不同液体中,浸入的深度h与液体密度ρ液之间的关系应符合图乙中　　　    (选填“a”“b”或“c”)。0.11.25a③为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,利用现有器材,合理的做法是:　 　　    。(2)如图丙所示,在吸管下方安装一个小瓶,将铁屑装入瓶中,制成另一支简易密度计,使其总质量为30 g,放入液体后能竖直漂浮,小瓶浸没。放入水中,在密度计上标记出水面位置M,密度计排开水的体积为　　　    cm3。从水中取出擦干后,放入待测盐水中,M比液面高2 cm。取出密度计擦干,倒出部在管内适当增加铁屑使密度计重力增大30分铁屑,使其总质量为27 g,再放入水中,液面距离M为3 cm。则吸管的横截面积为　　　    cm2,盐水的密度为　　　    　    g/cm3(保留2位小数)。11.07解析　(1)①密度计在酒精中漂浮,其受到的浮力F浮=G物=mg=10×10-3 kg×10 N/kg=0.1 N,由于密度计在水中和酒精中均漂浮,在水中和酒精中受到的浮力均等于其重力,则密度计在水中受到的浮力等于其在酒精中受到的浮力,所以有ρ水SHg=ρ酒精Sh酒精g,ρ水H=ρ酒精h酒精,1.0 g/cm3×H=0.8 g/cm3×h酒精,解得:h酒精=1.25H。②密度计在液体中漂浮,则有G密度计=F浮=ρ液Shg,可得h= ,当密度计所受重力、吸管的横截面积一定时,h与ρ液成反比,故a图线符合h随ρ液变化的规律。③适当增大密度计所受重力,则密度计浸入水中的深度增大,即H增大,密度计放入酒精中漂浮时,浸入酒精中的深度为1.25H,也随之增大,则两条刻度线间的距离会变大。(2)当密度计总质量为30 g时,仍能漂浮在水中,则受到的浮力F浮'=G密度计'=m密度计g,ρ水V排g=m密度计g,密度计排开水的体积V排= = =30 cm3,同理,当密度计质量为27 g时,排开水的体积V排'= = =27 cm3,此时水面刻度比M低3 cm,由此可知吸管的横截面积S= =1 cm2。当密度计的质量为30 g时,浸入盐水中的深度比M低2 cm,由此可知排开盐水的体积V排盐水=30 cm3-2 cm×1 cm2=28 cm3,当密度计在盐水中漂浮时,m密度计=ρ盐水V排盐水,30 g=ρ盐水×28 cm3,解得:ρ盐水=1.07 g/cm3。