一、实验法测浮力。
1、用测力计测出物体重力G
2、将物体完全浸没水中,读出测力计拉力F拉1(则物体在水中受到的浮力为F浮=G-F拉1)
3、把物体完全浸没在某液体中,读出测力计拉力F拉2(则物体在液体中受到的浮力为F浮=G-F拉2)
加深1、用小石块、测力计、水和细线,测小石块密度。
由上可知,F浮1=G-F拉1,
由阿基米德原理F浮=G排=ρ水V排g得
∵G-F拉1=ρ水V排g,
∴ V石=V排=G-F拉1/ρ水g
∴ρ石=G/ V石g=Gρ水/G-F拉1 。
加深2、用小石块、测力计、酒精(或其他液体)、水和细线,测酒精密度。
由上可知,F浮1=G-F拉1,
F浮1=G排1=ρ水V排g=ρ水V排g
∴G-F拉1=ρ水V排g ……(1)
又∵F浮2=G-F拉2
F浮2=G排2=ρ酒精V排g=ρ酒精V排g
∴G-F拉2=ρ酒精V排g ……(2)
(1)/ (2) G-F拉1/ G-F拉2 =ρ水V排g/ρ酒精V排g
∴G-F拉1/ G-F拉2=ρ水/ρ酒精
∴ρ酒精=(G-F拉2)ρ水/ G-F拉1
可以说,只要掌握了基本的测浮力的方法,给出以上实验器材,就可以测浮力、固体密度、液体密度。
二、实验法测密度。
用木块、量杯、水、大头针测木块密度。
1、在量杯中倒入适量的水,读出体积V1;
2、把木块放入量杯的水中,漂浮,读出总体积V2;
3、用大头针把木块全部按入水中读出总体积V3 。
∵木块漂浮,
∴F浮=G木=m木g(1)
又根据阿基米德原理有F浮=G排=ρ水V排g(2)
∴m木g=ρ水V排g
∴m木=ρ水V排=ρ水(V2-V1),
又∵V木=V3-V1 ∴ρ木= m木/V木= ρ水(V2-V1)/V3-V1 。
这样就测出了木块密度。
加深1、用量杯、水,测小玻璃杯(或小瓷碗、大头针、橡皮泥等)玻璃的密度。
方法和上述方法类似。具体操作步骤为:
1、在量杯中倒入适量的水,读出水的体积V1;
2、把小玻璃杯放入量杯的水中,漂浮,读出总体积V2;
3、把小玻璃杯按入水中,浸没。读出总体积V3;
则玻璃的密度为ρ玻璃= m玻璃/V玻璃= ρ水(V2-V1)/V3-V1 。
总之,在利用上述方法测浮力、求密度时对具体问题要具体分析。
加深2、某同学得到一张西安市城区平面图模型。该模型用厚度为d的均匀金属板制成,其平面图比例尺为1:K。现提供:一个弹簧测力计、一只水桶和若干细线,要求算出西安市城区的实际面积。
具体步骤为:
1、细线捆住金属板,用测力计测出其重力G,
2、将金属板完全浸没在水中,读出测力计的拉力F。∴F浮=G-F
又∵ F浮=G排=ρ水V排g=ρ水V排g
∴ ρ水V排g = G-F
∴V板= V排=G-F/ρ水g
又∵V=sd
∴s图=V/d=G-F/ρ水gd
S实=(G-F)K2/ρ水gd
物体平衡状态下阿基米德原理的计算:
1.如图所示,—个边长为10cm正方体木块,漂浮在水面上,
此时,它露出水面的高度是4cm,求:(g取10N/kg)
(1)木块受到的浮力。
(2)木块的密度。
2.右图所示的是2008年北京奥运会青岛“奥帆赛监测浮标”,它是我省科学院海洋仪器仪表研究所自主研制的,处于国际领先水平。浮标质量达2×103kg,漂浮在海面,可测量风速、风向、气温、海流等数据,准确地提供海洋、气象、水文信息,确保了奥帆赛的顺利进行。那么,浮标受到的浮力是多少N?它排开海水的体积是多少m3?(ρ海水取1.03×103kg/m3,g取10N/kg,计算结果保留两位小数)
3.在研究物体的浮沉条件实验中,张聪同学将鸡蛋放入装有密度为1.1×103kg/m3盐水的量筒中,如图所示,鸡蛋恰好能处于静止状态,测得鸡蛋排开盐水的体积是5×10-5m3(g=10N/kg)
(1)该鸡蛋的重力是多少?
(2)请说出使鸡蛋下沉的可行方案
4.死海是一个内陆盐湖,位于巴基斯坦和约旦之间的约旦谷地。与其他内陆湖不同,任何人掉入死海都不会沉下去,游客可以悠闲地仰卧在湖面上。一个质量为60kg的游客,躺在密度为1.2×103kg/m3的死海湖面上,人体的平均密度可认为等于普通湖水的密度,即为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
⑴人所受到的浮力大小。
⑵人露在水面上的体积是人身体总体积的几分之几?
5. 4月23日,是中国海军建军60周年纪念日,举行海上阅兵仪式,展示了中国海军的军威。如图所示是海上阅兵的部分场景,
其中参加演习的某艘军舰排水量为3000吨。
请你回答以下问题(海水的密度视为水的密度):
(1)当这艘军舰满载行驶时受到的浮力是多少N ?
(2)卸下一批装备后,这艘军舰排开水的体积减少了50m3,那么卸下的这批装备的质量是多少kg?
6.小明同学注意到新闻节目中经常报道国际原油价格涨至多少美元一桶,又报道我国进口原油价格每吨提高多少元。他想知道原油的单位“桶”和质量常用单位“吨”之间有什么关系。经过努力,小明设法获得“胜利原油”样品若干,并将密度为0.6×103kg/m3、体积为200cm3的立方体木块放入原油中,木块漂浮在油面上,经测量木块有1/3的体积露出油面(g=10N/kg)。
求:(1)木块受到的浮力。
(2)原油的密度。
(3)若每桶原油的体积为1/6m3,1吨原油等于多少桶?
7.某潜水艇最大下潜深度可达150m,.潜水艇的总体积为1.5×103m3,艇内两侧有水舱,潜水艇截面如图10所示。通过向水舱中注水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重,从而使其下沉或上浮。为便于计算,海水密度取1.×103 kg/m3, g取10N/kg。求:
(1) 漂浮在海面的潜水艇水舱内没有海水时,重1.0×107 N,此时,排开海水的体积;
(2) 为使潜水艇完全潜入海水里,向水舱里至少注入多少立方米海水?
(3) 为什么潜水艇的艇壳要用高强度的特种钢板制造?