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有一个石块重25N，将它浸没在水中时，弹簧测力计示数为15N，g取10N/kg，求：（1）石块浸没在水中时所受的浮力；（2）石块的密度；（3）它浸没在酒精中时，弹簧测力计的示数。（酒精密-八年级物理
[db:作者]  2020-05-30 00:00:00  互联网

题文

有一个石块重25N，将它浸没在水中时，弹簧测力计示数为15N， g取10N/kg，求：
（1）石块浸没在水中时所受的浮力；
（2）石块的密度；
（3）它浸没在酒精中时，弹簧测力计的示数。（酒精密度为0.8g/cm3）
（4）请根据此题，设计一个测量牛奶密度的实验方案，写出所需的器材、实验步骤及最后牛奶密度的表达式。
题型：计算题  难度：偏难

答案

解：
（1）F浮＝G-F1′＝25N-15N＝10N；
（2）因为浸没，所以有V石＝V排＝==10-3m3 ，
ρ石＝==2.5×103kg/m3
（3）当石块浸没在酒精中时，所受浮力F浮＝ρ酒gV排＝0.8×103kg/m3 ×10N/kg× 10-3m3＝8N
弹簧测力计示数F2′＝G-F浮＝25N-8N＝17N；
（4）
器材：弹簧测力计、烧杯、水、细线、石块。
步骤：
①用细线系住石块，用弹簧测力计测出石块重G；
②测出石块浸没在水中时弹簧测力计示数F1′；
③测出石块浸没在牛奶中时弹簧测力计示数F2′。
表达式：ρ牛奶＝（G- F2′）ρ水/（G- F1′）

据专家权威分析，试题“有一个石块重25N，将它浸没在水中时，弹簧测力计示数为15N，g取1..”主要考查你对  浮力及阿基米德原理，密度的计算，液体密度的测量  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

浮力及阿基米德原理密度的计算液体密度的测量

考点名称：浮力及阿基米德原理

  • 浮力：
    （1）定义：浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力。
    （2）施力物体与受力物体：浮力的施力物体是液体 (或气体)，受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
    （3）方向：浮力的方向总是竖直向上的。
    阿基米德原理：
    （1）原理内容：浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
    （2）公式：，式中ρ液表示液体的密度，V排是被物体排开的液体的体积，g取9．8N／kg。

  • 浮力大小跟哪些因素：
    有关浸在液体中的物体受到浮力的大小，跟物体浸入液体中的体积有关，跟液体的密度有关，跟物体浸入液体中的深度无关。跟物体本身密度大小无关。

  • 阿基米德原理的五点透析：
    (1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态：一是物体的全部体积都浸入液体里，即物体浸没在液体里；二是物体的一部分体积浸入液体里，另一部分露在液面以上。

    (2)G排指被物体排开的液体所受的重力，F浮= G排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。

    (3)V排是表示被物体排开的液体的体积，当物体全部浸没在液体里时，V排=V物；当物体只有一部分浸入液体里时，则V排<V物。

    (4)由可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。

    (5)阿基米德原理也适用于气体，但公式中ρ液应该为ρ气。

    控制变量法探究影响浮力大小的因素:
         探究浮力的大小跟哪些因素有关时，用“控制变量法”的思想去分析和设计，具体采用“称量法”来进行探究，既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力，同时，还能准确地测出浮力的大小。
    例1小明在生活中发现木块总浮在水面，铁块却沉入水底，因此他提出两个问题：
    问题1：浸入水中的铁块是否受到浮力?
    问题2：浮力大小与哪些因素有关?
    为此他做了进一步的猜想，设计并完成了如图所示实验，
    (1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数，说明浸入水中的铁块__(选填 “受到”或“不受到”)浮力；
    (2)做___(选填字母)两次实验，是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关；
    (3)做(d)、(e)两次实验，是为了探究浮力大小与 __的关系。

    解析(1)物体在水中时受到水向上托的力，因此示数会变小。
    (2)研究浮力与深度的关系时，应保持V排和ρ液不变，改变深度。
    (3)在V排不变时，改变ρ液，发现浮力大小改变，说明浮力大小与ρ液有关。
    答案(1)受到(2)(c)、(d)(3)液体密度

    公式法求浮力:
         公式法也称原理法，根据阿基米德原理，浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力(表达式为：F浮=G排=ρ液gV排)。此方法适用于所有浮力的计算。
    例1一个重6N的实心物体，用手拿着使它刚好浸没在水中，此时物体排开的水重是10N，则该物体受到的浮力大小为____N。
    解析由阿基米德原理可知，F浮=G排=10N。
    答案10

    实验法探究阿基米德原理:
         探究阿基米德原理的实验，就是探究“浮力大小等于什么”的实验，结论是浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。实验时，用重力差法求出物体所受浮力大小，用弹簧测力计测出排开液体重力的大小，最后把浮力与排开液体的重力相比较。实验过程中注意溢水杯中的液体达到溢口，以保证物体排开的液体全部流入小桶。
    例1在探究“浮力大小等于什么”的实验中，小明同学的一次操作过程如图所示。

     (1)测出铁块所受到的重力G铁；
    (2)将水倒入溢水杯中；
    (3)把铁块浸入溢水杯中，读出弹簧测力计示数F；
    (4)测出小桶和被排开水的总重力G；
    (5)记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材。
    分析评估小明的实验，指出存在的问题并改正。
    解析:在探究“浮力大小等于什么”的实验中，探究的结论是浮力的大小等于物体排开的液体所受到的重力，所以实验时，需要用弹簧测力计测出铁块受到的浮力和它排开水的重力进行比较得出结论，因此实验过程中需要测空小桶的重力G桶，并且将溢水杯中的水加至溢水口处。
    答案:存在的问题：
    (1)没有测空小桶的重力 (2)溢水杯的水量不足
    改正：(1)测空小桶的重力G桶(2)将溢水杯中的水加至溢水口处

  • 浮力知识梳理：

  • 曹冲称象中的浮力知识：
       例曹冲利用浮力知识，巧妙地测出了大象的体重。请你写出他运用的与浮力有关的知识_____、 ____，另外，他所用到的科学研究方法是：_____和______.
      
       解析:曹冲称象的过程是首先把大象放在船上，在水面处的船舷上刻一条线，然后把大象牵上岸。再往船上放入石块，直到船下沉到船舷上的线再次与水面相平时为止，称出此时船上石头的质量即为大象的质量。两次船舷上的线与水面相平，根据阿基米德原理可知，为了让两次船排开水的体积相同，进而让两次的浮力相同，再根据浮沉条件，漂浮时重力等于浮力可知：船重+大象重=船重+石头重，用多块石头的质量替代了不可拆分的大象的质量，这是等效替代法在浮力中的一个典型应用。
     
       答案:浮沉条件  阿基米德原理  等效替代法化整为零法

考点名称：密度的计算

  • 公式：
    密度的公式：ρ=m/V(ρ表示密度、m表示质量、V表示体积)

    密度公式变化：m=ρV、V=m/ρ

  • 正确理解密度公式：
    理解密度公式时，要注意条件和每个物理量所表示的特殊含义。从数学的角度看有三种情况（判断正误）：

    1. 同种物质:
    （1）ρ一定时，m和V成正比；（因为ρ=m/V，ρ一定，m增大，V也增大，所以成正比）
    （2）m一定时，ρ与V成反比；（因为m=ρv,m一定，v增大，ρ变小，所以成反比）
    （3）V一定时，ρ与m成正比。
    结合物理意义，三种情况只有（1）的说法正确，（2）（3）都是错误的。
    因为同种物质的密度是一定的，它不随体积和质量的变化而变化，所以在理解物理公式时，不可能脱离物理事实，不能单纯地从数学的角度理解物理公式中各量的关系。

    2. 不同物质:
    （1）具有不同物质的物体，在体积相同的情况下，密度大的质量也大，物体的质量跟它的密度成正比；
    （2）具有不同物质的物体，在质量相同的条件下，密度大的体积反而小，物体的体积跟它的密度成反比。

考点名称：液体密度的测量

  • 测量密度的原理：
    原理：由密度公式可知，要测量某种物质的密度，需要测量由这种物质构成的物体的质量的体积。

    测量方法：
    液体的体积可用直接用量筒（或量杯）测出，其质量就要通过“质量差法”来测定，即先称出容器的质量，再称出容器与液体的总质量，两者之差就是倒入容器内液体的质量，再根据求得密度。

  • 液体密度测量方法：
    一、常规法：
    器材：烧杯、量筒、天平、待测液体
    步骤：
    1.用天平称出烧杯的质量M1；
    2.将待测液体倒入烧杯中，测出总质量M2；
    3.将烧杯中的液体倒入量筒中，测出体积V；
    4.计算表达：ρ=（M2-M1）/V

    二、等容法
    器材：烧杯、水、待液体、天平。
    步骤：
    1.用天平称出烧的质量M1；
    2.往烧杯内倒满水，称出总质量M2；
    3.倒去烧杯中的水，往烧杯中倒满待测液体，称出总质量M3；
    4.计算表达：ρ=ρ水（M3-M1）/（M2-M1）

    三、浮力法
    器材：弹簧秤、水、待测液体、小石块、细绳子
    步骤：
    1.用细绳系住小石块，用弹簧秤称出小石块的重力G；
    2.将小块浸没入水中，用弹簧秤称出小石的视重G1；
    3.将小块浸没入待测液体中，用弹簧秤称出小石块的视重G2；
    4.计算表达：ρ=ρ水（G-G2）/（G-G1） 

    四、压强法
    用刻度尺、两端开口的直玻璃管（一端有橡皮膜）、烧杯、适量的水、足量的牛奶、细线。计一种测量奶密度的方法。
    实验步骤：
    1.在玻璃管内倒入一定深度的牛奶；
    2.将管竖直放入水中，带橡皮膜水平时，用刻度尺量出管底到牛奶面和水面的深度，分别为h1、h2；
    3.根据p1=p2得表达式：ρ牛奶=h2ρ水/h1 

    五、U形管法：
    器材：U形管、水、待测液体、刻度尺步骤：
    1.将适量水倒入U形管中；
    2.将待测液体从U形管的一个管口沿壁缓慢注入；
    3.用刻度尺测出管中水的高度h1，待测液体的高度h2；
    4.计算表达：ρ=ρ水h1/h2 

    （用此种方法的条件是:待测液体不溶于水,待测液体的密度小于水的密度）

    六、密度计法：
    器材：密度计、待测液体
    方法：将密度计放入待测液体中，直接读出密度。 

     

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