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题目: (2014年泰州市初中毕业、升学统一考试)小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计.
图1
(1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞人适量金属丝并用石蜡封口.塞入金属丝的目的是使吸管能在液体中.
(2)将吸管放到水中的情景如图1(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景.如图1(b)所示,浸入的长度为h.用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则ρ液ρ水 (=/>/<),h与ρ水、ρ液,及H的关系式是h=.
(3)小明根据图1(a)在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),再利用上述关系式进行计算,标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出).结果发现,1.1刻线是在1.0 刻线的 (上/下)方,相邻刻线的间距 (均匀/不均匀).
(4)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平和量筒测量其密度,然后再用这个密度计测量.但操作时却出现子图1(c)所示的情形,这让他很扫兴.难道实验就此终止了吗,根据经验或思考,在不更换食油的情况下,你认为可以进行怎样的尝试: .
解析:(1)密度计的原理是物体漂浮在液面的条件,在吸管下端塞入金属丝目的是使吸管竖直漂浮在液面上.
(2)密度计漂浮在不同液面上,浮力等于重力,重力不变,浮力相等,根据
F浮=ρ液V排g,F浮一定,V排越大,ρ液越小.所以ρ液 > ρ水 .
ρ液V排1g=ρ水V排2g,ρ液Shg=ρ水SHg,h=Hρ水/ρ液.
拓展:若漂浮在另一液体中,浸入的深度为h1,则该液体的密度ρ液= .
(3) 由(2)得F浮一定,ρ液越大,V排越小,密度大的刻度线应在下方.
因为密度计质地不均匀,重心偏下,形状不规则,所以刻度不均匀,上疏下密.
(4)密度计沉底说明此时浮力小于重力,增大浮力操作方便,所以可以往烧杯中加油或将烧杯换成细长容器再用密度计实验.
若减小配重,则此密度计的刻度需改变.
拓展:若在制作过程中出现上述情况:则可以减小配重,或采用密度小的材料做密度计.
延伸:小明发现,所制的密度计两刻度线间的距离偏小,请你写出一条增大两刻度线间距离的方案.
方法1:用更细的吸管.
两刻度线之间V排1-V排2一定时,若横截面积变小 ,则长度变大.
方法2:增加配重.
V排1-V排2=F浮ρ1g -F浮ρ2g=F浮(ρ2-ρ1)ρ1ρ2g.
ρ1、ρ2、g不变时,F浮增大, V排1-V排2也增大,则即两刻度线间的距离增大.增加配重,浮力也增大.
图1
(1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞人适量金属丝并用石蜡封口.塞入金属丝的目的是使吸管能在液体中.
(2)将吸管放到水中的情景如图1(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景.如图1(b)所示,浸入的长度为h.用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则ρ液ρ水 (=/>/<),h与ρ水、ρ液,及H的关系式是h=.
(3)小明根据图1(a)在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),再利用上述关系式进行计算,标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出).结果发现,1.1刻线是在1.0 刻线的 (上/下)方,相邻刻线的间距 (均匀/不均匀).
(4)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平和量筒测量其密度,然后再用这个密度计测量.但操作时却出现子图1(c)所示的情形,这让他很扫兴.难道实验就此终止了吗,根据经验或思考,在不更换食油的情况下,你认为可以进行怎样的尝试: .
解析:(1)密度计的原理是物体漂浮在液面的条件,在吸管下端塞入金属丝目的是使吸管竖直漂浮在液面上.
(2)密度计漂浮在不同液面上,浮力等于重力,重力不变,浮力相等,根据
F浮=ρ液V排g,F浮一定,V排越大,ρ液越小.所以ρ液 > ρ水 .
ρ液V排1g=ρ水V排2g,ρ液Shg=ρ水SHg,h=Hρ水/ρ液.
拓展:若漂浮在另一液体中,浸入的深度为h1,则该液体的密度ρ液= .
(3) 由(2)得F浮一定,ρ液越大,V排越小,密度大的刻度线应在下方.
因为密度计质地不均匀,重心偏下,形状不规则,所以刻度不均匀,上疏下密.
(4)密度计沉底说明此时浮力小于重力,增大浮力操作方便,所以可以往烧杯中加油或将烧杯换成细长容器再用密度计实验.
若减小配重,则此密度计的刻度需改变.
拓展:若在制作过程中出现上述情况:则可以减小配重,或采用密度小的材料做密度计.
延伸:小明发现,所制的密度计两刻度线间的距离偏小,请你写出一条增大两刻度线间距离的方案.
方法1:用更细的吸管.
两刻度线之间V排1-V排2一定时,若横截面积变小 ,则长度变大.
方法2:增加配重.
V排1-V排2=F浮ρ1g -F浮ρ2g=F浮(ρ2-ρ1)ρ1ρ2g.
ρ1、ρ2、g不变时,F浮增大, V排1-V排2也增大,则即两刻度线间的距离增大.增加配重,浮力也增大.