10-3-4 利用浮力的方法测量物质的密度【含答案】

10.3.4 利用浮力的方法测量物质的密度
利用浮力知识测密度大家很容易想到一个测量工具_______，其实利用浮力的知识测密度的方法可多了，下面列举两个主要类型：
(一)要想知道物质的密度就要测量物质的_______和_______，_______和杆秤(杠杆)可直接测量物质的质量m ，利用弹簧测力计结合公式m=_______也可间接测出物体的质量m ，假如给你测量质量的工具不给你测量体积的工具，利用浮力知识是可以解出体积的，因为F 浮=G 排= m 排g ，有测量质量的工具是可以解出浮力的，再根据吃V 排=_______就可以解出体积了，当然往往需要水或者是密度已知的液体，并且为了测量体积被测物体还必须_______在液体中。

(二)实验室中测量体积的工具是_______，长度测量工具_______也可间接测量物体的体积，假如给你测量体积的工具不给你测量质量的工具，利用浮力知识也是可以解出质量的，因为F 浮=ρ水g V 排
，有测量体积的工具是可以解出浮力的，假如让物体漂浮在水面上，根据二力平衡可知G 物= _______，再根据公式m = _______就可以求出物体的质量m 了，代入公式ρ= _______得到物体密度。

方法一：一漂一沉测密度
借助小烧杯或圆柱形厚底玻璃杯使本身不能漂浮的物体漂在液面上 G 物= F 浮 m 物=m 排=ρ水
V 排
1、小明同学在过生日时收到了一个内有“生日快乐”的小
水晶球，如图是他用量筒、小玻璃杯来测量水晶球密度的实验示意图，实验记录表格尚未填写完整，请你帮他完成表格中的内容。

（1）实验步骤：
①在量筒中倒入适量的水；
②将小玻璃杯底朝下，放入盛有水的量筒中使其漂
浮在水面上，记下这时量筒中水面的示数为V 1，并记录在表格中；
③_________________________________________________，记下这时量筒中水面的示数为V 2； ④_________________________________________________，记下这时量筒中水面的示数为V 3； （2）实验数据表格
2、用图2所示的方法可以粗测出橡皮泥的密度。

请你将李明同学测橡皮泥密度的实验步骤补充完整，并用测得的物理量表示出橡皮泥密度的表达式。

实验步骤：
（1）将适量的水倒入烧杯中，用刻度尺测出烧杯中水的深度h 1。

（2）将橡皮泥捏成球状后放入烧杯中（如图甲所示），用刻度尺测出此时烧杯中水的深度h 2。

（3） 。

橡皮泥密度的表达式： 。

方法二：一漂一压测密度
1、现有一形状不规则的木块，小明同学用图甲、乙、丙所示的方法测出了木块的密度，实验步骤如下：
(1)向容器内倒入适量的水，水的体积记作V 1．
空玻璃杯漂浮在水面上时量筒的示数 V 1/ cm 3
水晶球从玻璃杯中取出放入水中时量筒的示数 V 3/ cm 3
水晶球的密度/g/cm 3
60
图2 ml 20 40 60 80 100 ml 20 40 60 80 100 ml 20 40
60
80 100
(2)将木块轻轻放入容器中，液面上升至V2．
(3)用细针将木块按压，使木块浸没于水中，液面上升至V3．
请写出下列物理量的表达式：木块的质量m=___________；木块的体积V=___________；木块密度ρ=___________(已知水的密度为ρ水)．
2、为了测量某种不吸水的软塑泥的密度，刘强同学设计了如图所示的实验步骤：
甲：将适量的水装入量杯，水面处刻度值为V1；
乙：将软塑泥捏成小碗形状，小碗漂浮在量杯中的水面上，水面处刻度值为V2；
丙：将软塑泥捏成实心团，放入量杯中的水里，实心团浮在水面上，用细钢针轻压实心团，使实心团完全浸没水中，水面处刻度值为V3；
丁：将实心团取出，吸干表面水滴，用细线系着实心团称重，测力计示数为F
(1) 选取甲、乙、丙三步法测塑泥密度，用V1、V2、V3、ρ水表示ρ泥=_________。

(2) 选取甲、丙、丁三步法测塑泥密度，用V1、V3、F、ρ水表示ρ泥=_________。

3、小红用量筒、一根细铁丝和一块已知密度为ρ木的小木块测量液体的密度。

请将实验步骤填写完整并写出ρ液的表达式：
(1)在量筒内放入适量的待测液体，记录量筒中液面处的刻度V1
(2)将木块放入量筒中漂浮，。

(3)用细铁丝将木块全部压入液体中，。

表达式ρ液= 。

方法三：二提法测密度
1、小丽利用弹簧测力计、矿石、水、烧杯、细线测量矿石密度，请将她的实验过
程补充完整：
(1)用细线拴住矿石，并用弹簧测力计测出矿石的________；
(2)将矿石_______在装有适量水的烧杯内，不要碰到烧杯底和烧杯壁，并记录此时
弹簧测力计的示数F；
(3)矿石密度的表达式为ρ石=____________。

(用所测物理量的字母表示，水的密度
用ρ水表示)
2、小明同学有个大葫芦工艺品，他想测量其密度，但该葫芦无法放进量
筒内，小滕用弹簧测力计和水也测出了它的密度．
(1)用细线将大葫芦挂在弹簧测力计上，静止时弹簧测力计的示数如图所
示；
(2)将大葫芦浸没在水中，不碰到烧杯底，静止时弹簧测力计的示数如图
所示．
(3)大葫芦的密度是ρ=____________。

(g=10N／kg)
方法四：三提法测密度
1、老师要求小阳用物理方法鉴别一杯清水和一杯盐水，于是他
找来了一个弹簧测力计、细线和金属块。

用细线拴住金属块，挂在弹
簧测力计下，测出金属块的重力为5N。

然后将合金块分别浸没在两
杯液体中，如图所示。

则____(“A”或“B”)杯是盐水，金属块的密度为____________，盐水的密度为__________。

方法五：溢水法测密度
1、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，如图甲；
②将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为20毫升，如图乙；
③将烧杯中20毫升水倒掉，从水中取出金属块，如图丙；
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44毫升，如图丁．
被测金属块的密度是___________．
方法六：天平法测密度
1、测量石块的密度，实验步骤如图所示．.
(1)将石块放在天平上，测出石块的质量如图甲所示，石块的质量是m石=______g；
(2)在烧杯中倒入适量的水，测出烧杯和水的质量如图乙所示；
(3)用细线系住石块，慢慢浸没在烧杯中，此时天平的读数如图丙所示．
小红结合阿基米德原理得到石块的密度为ρ=____________。

(g=10N／kg)，石块浸没在水中受到的浮力为________N．
方法七：两次漂浮法测密度
1、小红查阅资料发现不利用天平和量筒，选用两块完全相同的(不吸水)立方体木块(一侧标有刻度)、水、烧杯，也能测出葡萄酒的密度；
a．烧杯内倒入适量的水，将一个木块缓慢放入烧杯内的水中(有刻度的一面正对小红)，待漂浮静止后，记录下木块浸入水中的深度h1；
b．将另一个相同的木块放入装有适量葡萄酒的烧杯内，待漂浮静止后，记录下木块浸入葡萄酒中的深度h2。

则葡萄酒的密度ρ=____________。

2、实验室常用盐水来做浮力实验．小明学习了浮力实验后，利用密度测量的知识在家里设计了一个测定盐水密度的实验．
所用器材有：一个边长为a的正方体小塑料块，两个菜碗，一把刻度尺，水和盐水．小明拟定的实验步骤如下：
A．往一只菜碗中加入适量的水，让正方体小塑料块漂浮在水面上，在小塑料块的水面位置处做上标记；
B．取出正方体小塑料块，用刻度尺在小塑料块上量出其浸没在水中的深度h；
C．往另一只菜碗中加入适量的盐水，让正方体小塑料块漂浮在液面上，在小塑料块的液面位置
处做上标记；
D．取出正方体小塑料块，用刻度尺在小塑料块上量出其浸没在盐水中的深度l．已知水的密度为ρ，则：
(1)正方体小塑料块漂浮在水面上时所受浮力大小为______，由此可以求出小塑料块的质量
m=____；
(2)正方体小塑料块所受水的浮力F1_____(选填“大于”、“等于”或“小于”)所受盐水的浮力
F2；
(3)求出盐水的密度ρ盐=____________。

3、小曼利用符合实验要求的圆柱体物块、石子、细线、量筒和适量的水测量某未知液体的密度。

如图是小曼正确测量过程的示意图。

已知水的密度为ρ水=1.0×l03 kg/m3g，取10N／kg。

实验过程如下：
(1)将适量的水倒入量筒中，如图甲所示，记录量筒中水的体积。

(2)将拴有石子的物块置于量筒内的水中，如图乙所示，量筒中水面所对应的示数为66 cm3。

(3)将待测液体倒入另一量筒中，如图丙所示，记录量筒中待测液体的体积。

(4)将上述石子和物块擦于后，置于量筒内的待测液体中，如图丁所示，量筒中液面所对应的示数为70cm3。

由以上实验可知：
(1)石子和物块在水中所受的总浮力为_______N；
(2)待测液体的密度为________kg/m3。

甲乙丙丁
其他方法
1、用排水法可以测出矿石密度。

先向量筒倒入适量的水，如图甲所示，再将小空瓶放入量筒内，然后将小矿石放入该空瓶中，稳定后量筒中的水面高度分别如图乙、图丙所示，最后将小空瓶从量筒中拿出，让小矿石沉入量筒底，如图丁所示，则：
（1）量筒中有____________mL的水。

（2）按图______和图_____的操作，可测出小空瓶的重量，其值为_______N。

（g=10N/kg）（3）矿石的密度为多少g/cm3。

2、小明想估测某种密度大于水的固体的密度，他手边的测量
工具只有刻度尺。

小明利用身边的器材设计出—个实验方案。

首
先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，
然后将待测固体B挂在硬棒左端C处，另找一个重物A挂在硬棒
右端，如图所示，下面是小明估测固体密度ρB的实验步骤，请
按照小明的实验思路，将实验步骤补充完整。

(1)调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂
在硬棒上的位置为E，如图所示，用刻度尺测出OE的长度记为L0，记录在记录表中；
(2)把待测固体B浸没在水中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡，
________________________________；
(3)利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρB的表达式为：_______________。

3、现有一架天平、一个空烧杯、适量的水、石块、细线、待测液体。

小红想利用上述器材测量待测液体的密度，以下是她设计的实验步骤，请你补充完整。

(1)向烧杯中倒入适量的水，用调节好的天平称出烧杯和水的总质量m1；
(2)如图所示，用细线拴住石块，使其全部浸没在烧杯的水中(水未溢出)，且不与容器相接触。

在右盘中增减砝码，并调节游码，测出天平平衡时砝码的质量和游码对应数值的总和为m2；
(3)将烧杯中的水全部倒净，再倒入适量的待测液体，用天平测出其总质量为m3；
(4)____________________________________。

在右盘中增减砝码，并凋节游码，测出天平平衡时砝码的质量和游码对应数值的总和为m4；
(5)已知水的密度为ρ水，利用上述测量出的物理量和已知量计算待测液体密度的表达式为
________。

4．小明同学准备利用“—个弹簧测力汁、—个重锤、两根质量和体积均忽略不计的细线、一个装有适量水的烧杯”测量一个不规则小木块的密度。

请你帮他将实验方案补充完整。

(1)用细线系住木块，挂在弹簧测力计下，记录弹簧测力的示数F；
(2)用细线将重锤系在木块下方，将重锤浸没在水中，记录弹簧测力的示数F1；
(3) ___________________________________；
(4)根据测得数据，计算木块浸没在水中所受的浮力F浮=__________；
(5)计算出木块的密度ρ木=__________。

5．小芳同学在实验室测量某种液体的密度。

实验桌上的器材有：一把刻度尺、一个厚底平底试管(试管壁厚度不计)和一个装有适量水的水槽。

(1)她的测量步骤如下：
①将厚底平底试管放入水槽内水中，试管竖直漂浮在水面上。

用刻度尺测出试管底到水槽中水面的高度h1，如图(a)所示；
②将适量的待测液体倒入试管中，试管仍能竖直漂浮在水面上。

用刻度尺测出试管底到水槽中水面的高度h2，和试管内液柱的高度h3，如图(b)所示。

(2)请你帮助小芳写出计算待测液体密度的表达式ρ液=__________。

密度计（一）质量m 体积V 天平G/g F浮/ρ水g 浸没（二）量筒刻度尺F浮G/g m/V 猜想什么物理量
其他方法
1、（1）50 （2）甲乙0.1 （3）V石排=70cm3－60cm3=10cm3=10-5m3V石=54cm3－50cm3=4cm3G石=F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×10-5m3=0.1N m石=G石
/g=0.1N/10N·kg-1=0.01kg=10g ρ石=m石/V石=10g/4cm3=2.5g/cm3
2、（2）用刻度尺测出OD的长度记为，记录在表格中（3）ρB = L0ρ水/( L0—L1)
3、（4）用细线拴住石块，使其全部浸没在烧杯的待测液体中(未溢出)，且不与容器相接触。

ρ液=ρ水( m4—m3) /(m2—m1)
4、（3）将木块和重锤全部浸没在水中，记录弹簧测力计的示数F2（4）F1—F2（5）Fρ水/( F1—F2)
5、ρ水=( h2—h1) / h3。