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运用浮力求密度解题思路

2021年03月08日 1095点热度 6人点赞 0条评论

文本目录

  • 运用浮力求密度解题思路
    • 解题思路
    • 例题讲解
      • 例题1:运用浮力的知识将物理体质量和体积求出来
      • 例题分析
        • 1. 在物体漂浮时,求物体的质量
        • 2. 在物体浸没时,求物体的体积
        • 3. 运用密度公式经过数学推演,求得物体的密度。
      • 例题2:漂浮时利用等量关系列出方程直接求出密度
      • 例题分析
      • 例题3:运用受力分析求出浮力,进而求得体积
      • 例题分析

运用浮力求密度解题思路

解题思路

求密度常规方法是用天平测质量,用量筒测体积。

运用浮力求物体密度时,大致有两种解题思路:

  • 运用浮力的知识将物理体质量和体积求出来
  • 漂浮时利用等量关系列出方程直接求出密度

在求物体的质量时,有时还需要进行受力分析,用等量关系求得。

例题讲解

例题1:运用浮力的知识将物理体质量和体积求出来

小明同学想要测量一个木质小球和一个不规则的木块的密度,分别进行了如下实验.

E:\物理(勿动)\2021河南试题研究fbd\2021河南物理(练)\薛程河南物理65.TIF

第3题图

(1)将木球放在已调好的天平左盘,向右盘添加砝码,当放入最小的砝码时指针偏右,接下来的正确操作是___________________________________________________________________.

当天平平衡时,所加砝码及其游码位置如图甲所示,木球的质量为________g.

(2)小明利用排水法测出木球的体积为15 cm3,则木球的密度为________kg/m3.

(3)小明发现木球材质较为松软,浸入水中时吸水,则他测出的木球的密度比真实值偏_____(选填“大”或“小”).

(4)小明接下来将不规则木块用薄保鲜膜紧密地包裹起来,准备进行测量时,发现天平被其他同学借走了.小明稍加思索,利用如图乙所示的方法也测出了木块的密度.实验步骤如下.请你根据图乙将实验步骤补充完整.(水的密度为ρ水)

①向量筒内倒入适量的水,读出此时量筒的示数V1;

②将木块轻轻放入量筒,木块静止时处于漂浮状态,液面上升至V2;

③__________________________,液面上升至V3;

④木块密度表达式为ρ=________________.(用已知量和测量量表示)

例题分析

本题的前三小题是常规求测密度的方法,运用天平测得质量,用量筒测得体积,运用密度公式求得密度。

第4小题需要用到浮力的知识求解,大致思路如下:

1. 在物体漂浮时,求物体的质量

当物体漂浮时,运用二力平衡和阿基米德原理,可得到等式:G物=F浮=G排=ρ水gV排,由乙图可看出V排=V2-V1,G物可以由已知量表示出来。进而可以求得物体质量m物=ρ水(V2-V1)。

2. 在物体浸没时,求物体的体积

由乙图可看出V物=V3-V1 。

3. 运用密度公式经过数学推演,求得物体的密度。

这里还有两个有趣的现象:当物体密度大于液体密度时,为了让物体漂浮,往往需要将物体放到一个容器中;当物体密度小于液体密度时,为了让物体浸没入水中,往往需要用细针将物体压入水中。

例题2:漂浮时利用等量关系列出方程直接求出密度

(2020牡丹江)疫情防控常态化过程中,75%酒精消毒液成为居家必备用品,75%酒精指每100 mL酒精中含有75 mL纯酒精、25 mL 水.小智和小玲利用天平、量筒、刻度尺、小烧杯、圆柱形木棒、小铁钉等器材测量75%酒精消毒液的密度,请你和他们一起实验吧! (友情提示:酒精易燃、易挥发,使用要注意安全)

E:\物理(勿动)\2021河南试题研究fbd\2021河南物理(练)\薛程河南物理73.TIF

(3)小玲用刻度尺也测出了酒精的密度,如图丙所示.

①在圆柱形木棒底部插入小铁钉,使其能竖直立在水和酒精中,用刻度尺测出木棒的总长度l;

②将木棒放入水中静止时,用刻度尺测出木棒露出水面的长度l1;

③将木棒放入酒精中静止时,用刻度尺测出木棒露出酒精液面的长度l2;

④酒精密度的表达式ρ酒精=______________(水的密度用ρ水表示);

⑤________就是用这种方法制作的测量液体密度的仪器,它常用在工农业生产和科学实验中.

例题分析

本题的前两小题基本和上一题相同,就不再重复分析。

第3小题展现的其实就是密度计的工作原理。大致思路如下:

圆柱形木棒在水和酒精中均为漂浮状态,运用二力平衡和阿基米德原理,可得到等式:

G物=F浮水=F浮清炖

配合阿基米德原理,可得如下等式:

ρ水gV排水=ρ酒精gV排酒精

由体积公式,排开水的体积和酒精的体积均可用底面积乘高表示:

V排水=S(l=l1),V排酒精=S(l=l2),

最终可求得酒精密度。

本题中灵活的运用了二力平衡的知识,列出了一个方程,从而得解。

例题3:运用受力分析求出浮力,进而求得体积

小明想测量一金属块的密度,但是手边的测量工具只有量筒,他利用一个空的矿泉水瓶(重力可忽略)设计了如图所示的实验装置.

(1)如图甲,在定滑轮的一端用细线系一空矿泉水瓶,另一端将待测金属块系好并浸没在装有适量水的烧杯中;

(2)用量筒向矿泉水瓶中逐渐加水,待瓶子在如图甲所示的位置平衡,记录矿泉水瓶中加入水的体积为V1;

(3)将金属块从烧杯中取出,继续向瓶中加水,待金属块处于如图乙所示的________状态,记录矿泉水瓶中再次加入水的体积为V2;本次向矿泉水瓶中加水的目的是________________________________________________________________________;

(4)金属块的密度表达式是ρ金=________(水的密度用ρ水表示);

E:\物理(勿动)\2021河南试题研究fbd\2021河南物理(练)\薛程河南物理67.TIF

例题分析

受力分析是力学部分精髓,也是物理考试时的重要内容。

本题中综合运用了定滑轮、二力平衡、浮力的相关知识,并要求灵活的运用。从而得出一系列的等量关系,再进行数学的推演解得题目。

在甲图中,可得到下面的等量关系

G物=F浮+F拉1=F浮+G水1

由乙图,可得下面的等量关系

G物=F拉2=G水2

从而求得物体浮力。

F浮=G水2-G水1

另外一个关键的地方是,在甲图中物体是浸没入液体中的,求出来的浮力的最终用处是用阿基米德原理公式F浮=G排=ρ水gV排来求物体的体积。其它的比较简单,就不再多说了。

在本题的解题过程中,需要灵活的运用力的等量关系,通过受力分析,求出关键数据。这也是力学部分的关键所在。

 

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标签: 密度 浮力
最后更新:2021年03月08日

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