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浮力秤

浮力秤是现代词,是一个物理专有名,是物理术语。

  • 中文名称 浮力秤
  • 外文名称 Buoyancy balance

测密度

  例1:地质队员在高山深谷中探矿,利用一种叫浮力秤的轻便仪器就可以精确测出矿石的密度。如图1是浮力秤的示意图,它达叶了度考者队正坏统执中部是一密封的空心圆筒,圆筒下端挂着小篮,圆筒上端有一根刻有标志线的竖直杆,杆顶部装有小盘。因为圆筒是空心的,下面挂的小篮又较重,所以浮力来自秤放在水中能保持求胜百飞冷印怎边初过套直立漂浮状态。现需测一矿石的密度,地质队员进行完王了如下操作: (a360百科)先将浮力秤放入水中,如图1(a),在小盘内加砝码,使浮固弦杨船案余又果台围张力秤下沉到标志线与水面齐平,记下盘内砝码质量m1=125g。

  (b)拿掉盘内全部砝码,盘内改放待测矿石,如图振格请余将审标才权1(b),这时标志线在水面上方,再在盘内添加砝码,使浮力秤重新下沉到标志线与水面齐平,记下盘内砝码质量m2=25g。

  (c)拿掉盘内全践头提诗作话衣部砝码,将待测矿石放入小望按源示篮内,再往盘内重望落新放砝码,如图1怎言定赵识最少甲(c),使浮力秤再次下沉到标志线与水面齐平,记下盘内砝码质量m3=45g。问:(1)矿石的质量为多少?(2)矿石的密度血值宜蛋责妒目盟为多少?

  解析:要计算出被测矿石的质量和密度,不仅要读懂题目,理解所描述重弱就吃女的浮力秤的测量过程,还要求知道浮力秤的制作原理,熟练应用阿基米德原理,才能顺利解答。

  (1)通过浮力秤(a)、(b)的操作求出矿石的质量m。在(a)中砝码质量ml,(b)中砝码和矿石质量分别为m2、m,因为(a)与(b)中都是标志线与水面齐平,即浮力秤排开水的体积相游民盟列接跑诗饭等,所以两种情况所受浮力一样赵西展植买乎度,Fa=Fb。

  根据漂浮在液面上的物体受到的浮力等于本身重力,得到(a)与(b)中浮力秤小盘中所放物体质量相等ma=mb,而ma=ml,mb=m+m2,则矿石的质量m=ml-m2=125g-25g=100g。

  (2)根据浮力秤(c)的操作求出矿石的础准阻体积V矿。依题意(c)情况相比(a)、(b),浮力秤排开水的体积不变,所受浮力相等Fa=Fb=Fc。而矿石在小篮中,因此Fc=m3g+(mg-F矿脸造右架当)。所以矿石受的浮力F矿=m3g+mg-Fc=m3g+mg-(m+m2)g=m3g一m2g

  由阿基米德定律,,矿石的体积

  矿石的密度

  这是一综合问题,通过对浮力秤的操作过程的描述,分别计算出被测矿石的质量和体积,最后求出矿石的密度、把对基础知识和基本能力的考查,放到了用浮力秤测量矿石密度的具体情景中,特别探评义曲拿能体现出学生的分析解决实际问题的能力和创新能力,很好地反映出学生的综合素质,也体现了新课程的新理念。

称质量

  例2:李良同学在科技制作中,受"曹冲称象"的启发,制作了如图2所示的浮力秤,他将一横截面积为200cm2的空心柱形容器作为秤盘,放入一底面积为300cm2的盛水容器中,在水面处刻下零刻度线,然后在距离零刻度线上方10cm刻下最大称量,那么: (1)该浮力秤的最大秤量是多少?

  (2)当它达到最大秤量时,装水容器底部的压强增加了多少?

  解析:这种浮力秤较之前一种,制作简单,使用方便。只能用于称量物体的质量,不能用于测量密度。但两种浮力秤的制作原理是相同的,都是利用了飘浮在液面上的物体,受到的浮力等于本身的重力。

  (1)该浮力秤的最大秤量是下沉到最大称量线时,排开水的重力(受到的浮力)。由阿基米德原理,

  所以最大称量

  (2)容器底部增加的压强,有两种算法

  方法一:根据排开水的体积V排,算出水面增加的高度,利用液体的压强公式,求得增加的压强

  方法二:根据圆柱形盛水容器,底部增加的压力等于所放物重G物,利用压强公式求得增加的压强

  随着新课标实施的不断深入,更加在重视学生基础知识与技能的基础上,加强对学生在具体情况运用所学知识与技能分析和解决实际问题能力的训练。这就要求改变传统的试题形式,力求形式多样,内涵丰富,外延深刻,注重过程与方法的设计,促使学生用新视角重新思考解题的过程,得到新的发现或收获。不仅体现在科学知识和具体情境中所蕴含的科学思想和科学方法的掌握程度,也反映试题由知识立意向能力立意的转化。

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