公式查重(完整版)利用浮力测量物体密度

利用浮力测量物体密度
第一部分 典例分析
利用浮力知识测定物质密度，其基本原理仍是密度公式
ρ=mV
。因此，充分发挥所
给实验器材的作用，利用浮力知识设法直接或间接地测定出待测物体的质量和体积，便
是处理问题的切入 点。
一、测定固体密度







利用浮力知识测定固体密度，首先要有能够对物体产生浮力的液体, 此类问题中所
对于固体质量的测定，根据具体情况，一般可用以下两种方法测定：
（1）将固体挂在弹簧测力计下，根据弹簧测力计测得的物重算出其质量；
（2）使固体漂浮 在水面，先算出固体所受的浮力，然后利用漂浮条件
F
浮
＝
G
物间接
对于固体体积，根据具体情况，一般也可用以下两种方法测定：
（1）利用量筒（量杯）测出体积；
（2）将弹簧测力计下挂的固体，一次悬放在空气中、 另一次浸没于水中，先用弹簧
涉及到的液体一般是密度已知的水。
求得质量。
测力 计的两次示数差求得固体所受浮力，然后利用阿基米德原理
F
浮
＝
ρ
水
gV
排
间接求得
体积。
常见固体类问题有三种情况：
(1)ρ
物
>ρ
水
：称重法(如以石块为例)
[器材]：石块和细线，弹簧测力计、水、烧杯(无刻度)
[面临困难]：缺少量筒，体积V不好测量。
[突破思路]：将石块浸没入水中，测出F浮
，由F
浮
=ρ
水
gv
排
=ρ
水gV
石
，求出V
石
。
[简述步骤（参考）]：①用弹簧测力计测出石块在空气中的重力为G。
②将石块浸 没入水中，测出它对弹簧测力计的拉力F
拉
。(F
浮
=G－F
拉)
③
(2)ρ
物
>ρ
水
：“空心”漂浮法(如以牙膏皮为例)
[器材]：牙膏皮、量筒、水
[面临困难]：缺少天平或弹簧测力计，质量m或重力G无法测出。
[突破思路]：想办法使 其做成空心状，使其漂浮在水面上，根据G
物
=F
浮
=ρ
水
gV
排
，只要
测出V
排
即可。
[简述步骤（参考）]：
①将牙膏皮浸没在水中，用排水法测出其体积为V
物
。
②再将牙膏皮取出做 成“空心”状，使其漂浮在水面上，测出它排开水的体积V
排
(F
浮
=
ρ
水
gV
排
=G
物
)。
(3)ρ
物
<ρ
水
：漂浮法(如以木块为例)
[器材]：量筒、水、木块、细铁丝。
[面临困难]：缺少天平或弹簧测力计，质量m或重力G无法测出。
[突破思路]：同上述第 (2)种，使其漂浮在水面上，根据G
物
=F
浮
=ρ
水
gV
排
，测出V
排
即可。
[简述步骤（参考）]：
①在量筒中装入适量的水，用细铁丝将木块压入水中至其浸没，用排水法测出V
木
。
②让木块自由漂浮在水面上，用量筒测它排开水的体积V
排
(F
浮
= ρ
水
gV
排
=G
物
)。
③错误!未找到引用源。
二、测定液体密度
这类问题中，除了待测密度的液体外，一般还有密度已知的水、及一个能 分别浸在
水及待测液体中的固体。
处理此类问题时，一般是将“被固体排开的那部分待测液 体”确定为研究对象，此
研究对象的质量通常由阿基米德原理
F
浮
=
G
排液
间接测得；其体积通常利用这部分体积与
固体浸入液体中的体积相等这一关系 得出。


基本思路：不由错误!未找到引用源。求解，而用F
浮
=ρ
液
gV
排
求
液体的密度测量涉及到浮力时，往往除测量工具外 ，还会给定其他辅助工具，如水
和固体，我们按给定固体的性质可将液体类问题分为两类(以测牛奶密度 为例)：
(1)若给定固体为石块等(ρ
物
>ρ
水
且ρ
物
>ρ
液
)(下沉)：称重法。
[器材]：弹簧测力计、牛奶、水、烧杯(不带刻度)、石块和细线。
[面临困难]：缺少量筒，体积不好测量。
[突破思路]：当物体浸没入水中和待测液中时， 有：水中受到浮力：F
浮
=ρ
水
gV
排
=ρ
水gV
物
。待测液体中受到的浮力：F′
浮
=ρ
液
gV< br>排
=ρ
液
gV
物
，错误!未找到引用源。
[简述步骤（参考）](大概)：
①用称重法测出石块浸没在水中所受浮力F
浮=ρ
水
gV
物
。
②用称重法测出石块浸没在牛奶中所受浮力F ′
浮
=ρ
牛奶
gV
物
。

③
(2)若给定固体为木块等(ρ
物
<ρ
水
，ρ
物
<ρ液
)(漂浮)：漂浮法。
[器材]：量筒、水、牛奶、木块。
[面临困难]：缺少天平或弹簧测力计，质量m或重力G不好测。
[突破思路]：由于木块放 入水中或牛奶中都会漂浮，浮力都等于重力，受密度计原理启
发，将木块当成一支密度计来使用。
[简述步骤（参考）]：
①将木块放入水中，使其漂浮，测出排开水的体积V
排
。
②再将木块放入牛奶中，使其漂浮，用量筒测出排开牛奶体积V
排
。
③由于 浮力都等于木块重力，F
水浮
=F
牛奶浮
，ρ
水
gV
排
=ρ
牛奶
gV′
排
，

第二部分 巩固练习
1.









2.










3.



叶子 姐姐有一只举玉手镯，她想知道手镯的密度。现在给你一个水槽和足量的水、
细线、刻度尺、一个正方体 衣块。
(1)推导出测玉手镯密度的数学表达式；
’
(2)说明测量步骤。 (配图说明)
某校地质小组的同学们，需测量一种矿石的密度。现有器材：小矿石块、天平(含砝码)、一个烧杯、足量的水、细线。请你利用上述器材帮助他们设计出两种测量该矿
石密度的实验方 案。
(1)写出其中一种方案的实验步骤及矿石密度的表达式(用测量量和已知量表示)

(2)简述另一种方案的步骤；

(3)对两种方案的可操作性或误差进行简单评估，写出一条即可。
暑假时爸爸给小娜带回来 一个椰子，小娜感觉椰汁十分可口，她想这椰汁与她所喝
的饮料椰汁密度是否相同呢?于是，她找来了两 个量筒、足够的水、盆、剪刀、一个
空的椰汁饮料盒和记号笔，测出了椰汁的密度。实验过程如下，请你 帮她补充完整。
①用剪刀将饮料盒的上端剪开，装入适量的椰汁，放入水盆中使其竖直漂浮，并用
记号笔在盒上作融水丽位置的标记。
②将盒中的椰汁全部倒人量筒，测出其体积为V
1
。
③向盒中装水，放入水盆中使其竖直漂浮，调节盒中水的质量直到盆中水面

④
⑤椰汁密度的表达式为：ρ
椰汁
= (用物理量的符号表示)。


4. 小阳与实践小组成员利用假期到水库清理水面垃圾，发现水面有一形状不规则
且不吸水的小固体漂浮物，为研究该物体密度，小组同学找来了弹簧测力计、
滑轮、塑料吸盘、细线等器材，进行了如下实验.
(1)如图甲所示，擦干该物体，静止时读出弹簧测力计的示数为F
1
，
(2)如图乙所示，小阳还应 ，再读出弹簧测力计的示数为F
2
，
(3)则该物体的密度ρ= 。(已知水的密度为ρ
水
，忽略绳重与摩擦)
(4)为确保实验成功，请你提出一条合理的建议：

5. 小刚同学想测出一个实心塑料球的密度，假是发现塑料球放在水中会漂浮在水面上，
无法测出它的体积。小刚设计了以下实验步骤：














6.



A.用天平测量塑料球的质量，天平平衡时如图a所示。记录塑料球质量为m；
B.把适量的水倒进餐筒中如图b所示，记录此时水的体积为V
1
；
C.用 细线在塑料球下吊一个小铁块放入水中，静止时如图c所示，记录此时量筒的
示数为V
2
；
D.把小铁块单独放入水中静止时如图d所示，记录此时量筒的为V
3

E.利用密度公式计算出结果。
根据上述实验过程，回答下列问题。
3
(1)实验中使用天平测出塑料球的质量m= g，塑料球的体积V= cm，计算
3
如塑料球的密度ρ= gcm。
(2)实验拓展：本实验中若不用天 平，只在B、C、D三个步骤中增加一个步骤也可以
测出塑料球的密度。请你写出这个操作步骤 。根据你补充的步骤，写出计算
塑料球密度的表达式 。(用字母表示，水的密度为ρ
水
)
下面是小芳为了“测量小铁块密度ρ
铁
”所设计实验的部分方案。
3
实验器材：弹簧测力计(分度值0.2N，量程0～5N)、小铁块(10cm)、细线、烧杯、
水. 实验步骤：
①测量前将弹簧测力计的指针对准零刻度线；
②将小铁块浸没于水中，读出弹簧测力计示数值F
1
；
③从水中移出小铁块，读出弹簧测力计的示数值F
2
；
④再做一次实验，将两次测得的数据填人表中(略)；
⑤用ρ
铁
=ρ
水
F
2
(F
2
一F
1
)计算出小铁块的密度。
按照实验方案，小芳进行了实验，请你回答：
(1)小铁块受到的浮力的表达式：F
浮
= 。
(2)实验中弹簧测力计的示数值F
2
等于铁块重力的原理是： 。
(3)请对小芳的实验方案的不足之处作出两点评价：
a. ； b. 。
7. 给你一支平底试管(厚度忽略不计)，一个装有足量水的水槽，一把刻度尺。请你设
计一个可以测量少量液体密度的装置。要求：①画出实验装置图；②写出测量过程，
同时推导出液体密度表达式。