给你一根细线、一支滴管、一小块金属、一只盛有足够深水的水槽、一个底端固定一重物的塑料厚壁直筒（塑料直筒放入水中后能竖直漂浮、筒壁上标有筒内容积的刻度）．请利用上述器-物理打印页面

给你一根细线、一支滴管、一小块金属、一只盛有足够深水的水槽、一个底端固定一重物的塑料厚壁直筒（塑料直筒放入水中后能竖直漂浮、筒壁上标有筒内容积的刻度）．请利用上述器-物理

[db:作者] 2020-05-30 00:00:00 零零社区

题文

给你一根细线、一支滴管、一小块金属、一只盛有足够深水的水槽、一个底端固定一重物的塑料厚壁直筒（塑料直筒放入水中后能竖直漂浮、筒壁上标有筒内容积的刻度）．请利用上述器材测出小金属块的密度．
（1）写出主要操作步骤．
（2）根据测得的物理量，写出小金属块密度的表达式为______．
题型：问答题难度：中档

答案

答：（1）实验步骤：
①将塑料直筒漂浮在水槽中，将小金属块放入塑料直筒中，并记下槽内水面在塑料直筒外的位置A．
②将小金属块拿出塑料直筒．
③用滴管向塑料直筒滴入适量的水，使塑料直筒浸入水中的位置达到步骤①的A处．
④将塑料直筒拿出水槽，并读出筒内水的刻度V_水．
⑤将小金属块放入塑料直筒，读出筒内水的刻度V₁．
（2）金属块的质量：m=m_水=ρ_水V_水，
金属块的体积：V=V₁-V_水，
所以金属块的密度：ρ=
m
V
=
ρ水V水
V1-V水
．
故答案为：
ρ水V水
V1-V水
．

据专家权威分析，试题“给你一根细线、一支滴管、一小块金属、一只盛有足够深水的水槽、..”主要考查你对物体的浮沉条件及其应用，固体密度的测量等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

物体的浮沉条件及其应用固体密度的测量

考点名称：物体的浮沉条件及其应用

物体浮沉条件:

上浮		下沉	悬浮	漂浮	沉底

F_浮>G		F_浮<G	F_浮=G	F_浮=G	F_浮+N=G
实心物体	ρ_液>ρ_物	ρ_液<ρ_物	ρ_液=ρ_物V_排=V_物	ρ_液>ρ_物V_排<V_物	ρ_液>ρ_物V_排=V_物
处于动态（运动状态不断改变），受非平衡力作用			可以停留在液体的任何深度处	是“上浮”过程的最终条件	是“下沉”过程的最终状态
处于动态（运动状态不断改变），受非平衡力作用			处于静态，受平衡力

漂浮和悬浮的异同：

		悬浮	漂浮
区别	物体在液体中的位置	物体可以静止在液体内部任一位置	物体静止在液体表面上
	物体实心时，ρ_物和ρ_液的大小	ρ_物=ρ_液	ρ_物<ρ_液
	物体体积V_物与物体排开液体体积V_排的大小	V_物=V_排	V_物>V_排
相似		物体都处于平衡状态，各自所受的浮力与重力式一对平衡力

利用浮力知识求物体或液体的密度:
1．对于漂浮的物体，浮力等于重力，而浮力F_浮= ρ_液gV_排，重力G_物=ρ_物gV_排，因F_浮≈G_物，只要知道V_排与V_物的关系和ρ_液(或ρ_物)就可求出ρ_物(或ρ_液)。
例1：将密度为0．6×10³kg／m³，体积125cm³的木块放入盐水中，木块有1／2的体积露出盐水面，则木块受到的浮力为____N，盐水的密度____________ kg／m³(g取10N／kg)
解析：木块漂浮，所受浮力等于重力，F=G= Mg=p_木Vg=0．6×10³kg／m³×0．125×10^-3m³× 10N／kg=0．75N，盐水的密度：
=1.2×10³kg/m³
2. 若，物体完全浸没在液体中，根据阿基米德原理，及称重法，可求出，又因为，此时，可得。根据此式，已知ρ液，可求出ρ_物，已知ρ_物可求出ρ_液。

液面升降问题的解法：

1. 组合物体漂浮类型
要看液面是上升还是下降，关键是比较前后两次物体排开液体的体积的变化。设物体原来排开液体的体积为V_排，后来排开液体的体积为V‘_排，若V’_排>V_排，则液面上升，若V’_排<V_排，则液面下降；若V’_排=V_排，则液面高度不变，又根据阿基米德原理知，物体在液体中所受的浮力，故，因为液体的密度ρ液不变，固物体的排开液体的体积取决于物体所受的浮力，所以只要判断出物体前后所受浮力的变化情况，即可判断出液面的升降情况。

例1一个水槽内漂浮着一个放有小铁球的烧杯，若将小铁球取出放入水槽里，烧杯仍漂浮在水槽中，则水面将(   )
A．上升 B．不变 C．下降 D．无法判断
解析：铁球和烧杯漂浮在水中，装有铁球的烧杯所受的浮力F_浮与烧杯和铁球的总重力平衡，则有：。把铁球放入水槽中，铁球下沉，铁球单独受到的浮力，；烧杯单独受到的浮力为。铁球放入水槽中后，铁球和烧杯所受浮力之和为F_浮2，因此，烧杯和铁球后来排开水的体积之和小于原来排开的水的体积，所以水面下降，故正确选项为C。

2．纯冰熔化类型：
    此类题的规律技巧：若冰块漂浮于水中，则冰熔化后液面不变；若冰块漂浮于密度大于水的液体中，则冰熔化后液面上升；若冰块漂浮于(或浸没于)密度小于水的液体中，则冰熔化后液面下降。
    要判断液面的升降，必须比较冰排开液体的体积与冰熔化成水的体积之间的关系。冰未熔化时，若它漂浮在液面上，则所受的浮力与重力相等，即。冰块所受的，冰块的重力，由此可得；冰熔化后，化成水的体积。所以当冰块漂浮于水中时，，液面不变；当时，，液面上升。若冰块浸没液体中，则冰块排开液体的体积等于冰块的体积，而冰熔化后的体积小于冰的体积，故液面下降。

例2如图所示，烧杯中的冰块漂浮在水中，冰块上部高出杯口，杯中水面恰好与杯口相平，待这些冰全部熔化后(   )

A．将有水从杯中溢出
B．不会有水从杯中溢出，杯中水面也不会下降
C．烧杯中水面下降
D．熔化过程中水面下降，完全熔化后有水溢出
解析：冰熔化后烧杯中的水面将保持不变，故不会有水溢出。
答案：B

漂浮物体切去露出部分后的浮沉情况：
      漂浮物体，如将露出液面的部分切去后，物体的重力减小，而浸在液体中的部分没有变，根据F_浮= ρ_液gV_排知物体所受浮力不变。这时浮力大于重力，剩余部分上浮。
例1长为L的蜡烛底部粘有一铁块，使其竖直停留在水中，如图所示，这时露出水面的长度为L₀，将其点燃，直到自然熄灭，设燃烧掉的长度为d，则(   )

A．d<L₀
B．d=L₀
C．d>L₀
D．无法判断
解析：假设将露出的部分一次切去，再分析剩余部分的沉浮情况就很容易得出结论。如将露出水面的部分切去，这时蜡烛的重力减小，而在水中的部分未变，即排开的水的重力——浮力未变，显然这时浮力大于重力，剩余部分将上浮。可见，蜡烛燃烧过程是逐渐上浮的，所以最终烧掉的长度大于L₀，故正确选项为C。
答案：C

密度计：
    在物理实验中使用的密度计是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸或水银。使用时将密度计竖直地放入待测的液体中，待密度计平稳后，从它的刻度处读出待测液体的密度。常用密度计有两种，一种测密度比纯水大的液体密度，叫重表；另一种测密度比纯水小的液体，叫轻表。

     密度计的原理是：F_浮=ρ_液gV_排=G_计(不变)。密度计在不同的液体中所受浮力相同，ρ_液增大时，V_排减小，密度计在液面以上的部分增大，刻度越靠下密度值越大。

气体的浮力：
      气体的浮力与液体的同理，物体在空气中时，上下表面受到空气的压力差就是空气的浮力。故物体在空气中称得的重量，并不是物体真正的重量，但因其所受的浮力很小可以忽略不计。不但空气如此，物体在任何气体中，均受到气体的浮力。
     氢气球和热气球浮沉原理比较：

	上升	下降
氢气球	充入密度小于空气的氢气	放掉球内部分气体，使球体积减小
热气球	充入加热后的热空气	停止加热，热空气冷却，热气球内空气密度增大

饺子的浮沉:
生饺子被放入锅中时便沉到锅底，煮熟的饺子就浮起来了，如果把饺子放凉，再放入锅中，又会沉到锅底这是为什么呢?因为生饺子放人锅中，由于浮力小于重力而下沉；煮熟的饺子因为饺子内气体受热膨胀，浮力增大，当浮力大于重力时，饺子上浮；凉的熟饺子因遇冷体积缩小使浮力减小，浮力小于重力而下沉。

考点名称：固体密度的测量

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：
1. 形状规则的固体：质量可用天平测量，体积可直接用刻度尺测长、宽、高等，并利用体积公式算出，如正方体的体积V=a³，圆柱体的体积V=πr²h，长方体的体积V=abc，根据求得密度。

2. 形状不规则的固体（不溶于水）：
（1）体积可用“排水法”间接测出
（2）质量可用天平测量
①先在量筒中倒入适量水，读出水的体积V₁(水的多少以刚好淹没固体为宜。水过多，放入固体后液面会超过量程；水过少，不能淹没固体)
②将固体用细线拴住慢慢放人量筒内水中，并使其全部淹没，此时读出水与固体的总体积V₂
③由V=V₂-V₁，得出固体体积。
最后根据求得密度。
Ⅰ方法一：天平量筒法
例：有一块形状不规则的石块，欲测量它的密度，所需哪些器材并写出实验步骤，并表示出测量的结果。
分析：用天平和量筒测定密度大于水的物质的密度，可用排水法测体积。
实验原理：
实验器材：天平（砝码）、量筒、烧杯、滴管、线、水、石块
实验步骤：
（1）用调节好的天平，测出石块的质量m；
（2）在量筒中倒入适量的水，测出水的体积V₁；
（3）将石块用细线拴好，放在盛有水的量筒中，（排水法）测出总体积V₂；
实验结论：ρ==。
Ⅱ方法二：助沉法
例：有一块形状不规则的蜡块，欲测量它的密度，所需哪些器材并写出实验步骤，并表示出测量的结果。
分析：用天平和量筒测定密度小于水的物质的密度，可用助沉法测体积。
实验原理：
实验器材：天平（砝码）、量筒、烧杯、滴管、线、水、蜡块、铁块。
实验步骤：
（1）用调节好的天平，测出蜡块的质量m；
（2）在量筒中倒入适量的水，如图甲将蜡块和铁块用细线拴好，先将测铁块没入水中，测出水和石块的体积V₁
（3）再将蜡块浸没在水中，如图乙。（助沉法）测出水、石块、蜡块的体积总体积V₂；
实验结论：
注意：物质的密度比水小，放在量筒的水中漂浮，不能直接用量筒测出体积。例题中采用的方法是助沉法中的沉锤法，还可以用针压法，即用一根很细的针，将物体压入量筒的水中，忽略细针在水中占据的体积，则可用排水法直接测出物体的体积了。
Ⅲ方法三：等浮力法
例：小明家买的某品牌的牛奶喝着感觉比较稀，因此他想试着用学过的知识测量一个这种牛奶的密度。他先上网查询了牛奶的密度应该为1.03g/cm³，然后他找来一根粗细均匀的细木棒，在木棒的表面均匀地涂上一层蜡，并在木棒的一端绕上一段金属丝（体积不计），做成了一枝“密度计”，小明又找来一个足够深的盛水容器和一把刻度尺，请你帮助小明利用这些器材设计一个测量牛奶密度的方案。要求写出主要的测量步骤并推导出计算牛奶密度的公式（有足量的水和牛奶）。
实验原理：漂浮条件、阿基米德原理。
实验器材：刻度尺、粗细均匀的细木棒、一段金属丝、烧杯、水、牛奶。
实验步骤：
（1）将一段金属丝绕在木棒的一端，制成“密度计”，用刻度尺测出其长度L；
（2）将“密度计”放入盛有水的烧杯中，使其漂浮在水中，用刻度尺测出“密度计”露出水面的高度h_水；
（3）将“密度计”放入盛有牛奶的烧杯中，使其漂浮在牛奶中，用刻度尺测出“密度计”露出牛奶液面的高度h_牛。
实验结论：因为“密度计”在水中和在牛奶中，均处于漂浮状态。因此“密度计”在水中和在牛奶中受到的浮力都等于“密度计”的重力。“密度计”的重力不变，所以两次浮力相等。即F_牛＝F_水，根据阿基米德原理可得：
ρ_牛gV_牛排＝ρ_水gV_水排ρ_牛gSh_牛排＝ρ_水gSh_水排∵h_牛排＝L－h_牛h_水排＝L－h_水∴ρ_牛（L－h_牛）＝ρ_水（L－h_水）
牛奶的密度：
注意：从给定的器材看，即无量筒，也无天平，此时解题的着眼点就不能局限于利用质量、体积测密度。应该展开丰富的联想，而给出“密度计”，是和浮力有关的，就要联想到利用浮力测液体的密度。这种利用两次浮力相等来测密度，我们简称为“等浮力法”。

Ⅳ弹簧测力计法（也可称双提法）
例：张小清同学捡到一块不知名的金属块，将它放到水中可以沉没，现在，小清同学想测出它的密度，但身边只有一支弹簧秤、一个烧杯及足量的水，请你帮她想一想，替她设计一个测量金属块密度的实验过程，写出实验步骤
分析与解：
这是一道典型的利用浮力知识测密度的试题。阿基米德原理的重要应用就是已知浮力求体积。它的基本思路就是用弹簧测力计测出浮力，利用水的密度已知，求得物体的体积，即可计算出物体的密度值。
实验原理：阿基米德原理
实验器材：一支弹簧秤、一个烧杯及足量的水、金属块、线。
实验步骤：
（1）用细线系住金属块，在烧杯中倒入适量的水；
（2）用弹簧测力计测出金属块受到的重力G；
（3）用弹簧测力计测出金属块浸没在水中受到的拉力F。
实验结论：
注意：利用弹簧测力计提着金属块测一次重力；再提着金属块测一次金属块在水中时弹簧测力计的拉力。因此简称为双提法。这一实验使用的仪器少，操作简单，是常用的测量物体密度的方法。

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十二星座