某同學學習了浮力的有關知識后,制作了一臺浮力秤,可方便地稱量物體的質量,其構造如圖甲所示.已知小筒底面積為10cm2,高度為20cm,秤盤中不放物體時,小筒浸入水中的深度為8cm,問:
(1)如圖甲,當秤盤上不放物體時,小筒和秤盤的總重力是______牛;
(2)如圖甲,當秤盤上不放物體時,應在小筒A處標出該浮力秤的______刻度;
(3)該秤能稱出物體的最大質量是多少kg?(g=10N/kg)
(4)該同學把秤的讀數(shù)均勻地刻在小筒上,為什么刻度是均勻的?
(5)該班乙同學認為該秤能稱出物體的最大質量太小,請?zhí)岢鲆粭l改進建議.
(6)丙同學認為,在大玻璃容器的外表面同樣可以標注“浮力秤”的刻度值.這與在小玻璃容器上標注刻度值相比較,哪種方法更好?為什么?

【答案】分析:(1)求出v根據(jù)阿基米德原理和漂浮條件可求小筒和秤盤的總重力、能稱出物體的最大質量;
(2)刻度是否均勻,取決于小筒浸入的深度與物體的質量是否成正比或一次函數(shù)關系;
(3)由阿基米德原理設計改進建議思路:使排開的液體更多或增大液體密度;
(4)在小玻璃容器上的外壁標刻度更好,因為小玻璃容器上的零刻度線是固定不變的,而大玻璃容器上的零刻度線與所裝水量的多少有關(或者:因為在分度值相同的情況下,標在小玻璃容器上的刻度線比外玻璃容器上的刻度線要稀疏些,這樣便于看清楚和估讀).
解答:解:(1)當秤盤中不放物體,即水面平齊浮力秤的零刻線A時:
v=shA=10cm2×8cm=80cm3=80×10-6m3,
∵Fvg=1×103kg/m3×80×10-6m3×10N/kg=0.8N,
又∵浮力秤漂浮
∴G=F=0.8N;
故答案為:0.8.
(2)當秤盤上不放物體時,說明此時稱量為0,因此水面A處應為零刻度;故答案為0.
(3)這臺浮力秤最大v′,則
v′=sh=10cm2×12cm=120cm3=120×10-6m3,
最大浮力為:
F′=ρv′g=1×103kg/m3×120×10-6m3×10N/kg=1.2N
又∵浮力秤漂浮
∴G′=F′=1.2N,
∴m===0.12kg;
答:該秤能稱出物體的最大質量為0.12kg.
(4)根據(jù)以上分析可知物體質量m==V-mSh-m;
因液體密度ρ、小筒底面積S、小筒質量m都是定值,故物體質量與小筒浸入的深度是一次函數(shù)關系,故小筒上的刻度(即代表了小筒的深度)是均勻的;
(5)根據(jù)阿基米德原理和漂浮條件F=Gvg=G+G可知:要使能稱出物體的質量變大,就要增大浮力,所以可以增大排開的液體體積(增大小筒橫截面積)或增大液體的密度;
(6)在小玻璃容器的外壁標注刻度值更好,因為小玻璃容器上的零刻度線是固定不變的,而大玻璃容器上的零刻度線與所裝水量的多少有關.
點評:本題情景取材于課本,要求學生發(fā)揮想象,提出問題并來解決這個問題.情景就是學生熟知的課本中的演示實驗,由此展開探究活動,主要考查學生提出猜想的能力、設計和實施物理實驗的能力以及科學探究的基本過程和方法.
練習冊系列答案
相關習題

科目:初中物理 來源: 題型:

(2011?嘉定區(qū)一模)某小組同學在學習了浮力知識中,發(fā)現(xiàn)“浸入水中的鐵塊最終靜止在容器底部、浸入水中的木塊最終漂浮在水面上”的現(xiàn)象,提出問題,進行猜想:物塊的密度可能會對它浸入水中后的最終狀態(tài)有影響.于是他們選用體積相同、密度不同的圓柱體A、B、C、D、E(ρA>ρB>ρ>ρC>ρD>ρE)進行實驗.當它們在水中靜止時,實驗現(xiàn)象如圖(a)、(b)、(c)、(d)和(e)所示.
①分析比較圖中(a)或(b)的實驗現(xiàn)象和相關條件,可得出的初步結論是:
當浸入液體中物體密度大于液體密度時,物體最終靜止在容器底部
當浸入液體中物體密度大于液體密度時,物體最終靜止在容器底部

②分析比較圖中(c)、(d)和(e)的實驗現(xiàn)象和相關條件,可得出的初步結論是:
當浸入液體中物體密度小于液體密度時,物體最終漂浮在液體面上,而且物體密度比液體的密度小得越多,物體排開液體的體積與物體體積之比越小
當浸入液體中物體密度小于液體密度時,物體最終漂浮在液體面上,而且物體密度比液體的密度小得越多,物體排開液體的體積與物體體積之比越小

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

某小組同學在學習了密度知識后,甲同學依據(jù)“石塊扔入河中的水里總是沉入河底,木頭放進水里卻會浮在水面”,猜想:沉入水中的物體不受浮力;乙同學根據(jù)“浸入水中的鐵塊最終靜止在容器底部、浸入水銀中的鐵塊最終漂浮在水銀面上”的現(xiàn)象,猜想:物塊密度與液體密度的大小關系,可能會對它浸入液體中后的最終狀態(tài)有影響.
(1)于是他們首先用細線把物體掛在彈簧測力計上(如圖(a)所示),測出物體所受的重力G=3.2牛;再把該石塊浸沒在水中(如圖(b)所示),讀出此時彈簧測力計的示數(shù)為
2.0
2.0
牛,發(fā)現(xiàn)測力計對物體的拉力
小于
小于
物體的重力(選填“大于”、“等于”或“小于”),從而判斷出甲同學的猜想是
錯誤
錯誤
的(選填“正確”或“錯誤”).
(2)接著他們用若干體積相同、密度不同的實心物塊和足夠的水進行實驗,并將實驗數(shù)據(jù)及觀察到的實驗現(xiàn)象記錄在表三中.
表三
實驗序號 1 2 3 4 5 6
物塊 A B C D E F
物塊密度
(千克/米3
2.7×103 2.2×103 1.1×103 0.9×103 0.6×103 0.4×103
物體浸在水中的實驗現(xiàn)象
①分析比較實驗序號1或2或3的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象,可得出的初步結論是:當
浸入水中的實心物塊的密度大于水的密度
浸入水中的實心物塊的密度大于水的密度
時,物塊最終靜止在容器底部.
②分析比較實驗序號
4或5或6
4或5或6
的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象,可得出的初步結論是:當浸入水中的實心物塊的密度小于水的密度時,物塊最終漂浮在水面上.
③至此,大家認為上述實驗數(shù)據(jù)有限,要完善證實乙同學的猜想是否正確,應該用更多的實驗數(shù)據(jù)進行驗證.于是他們決定下面還要研究
密度范圍在0.9×103~1.1×103千克/米3內的實心物塊浸入水中后的最終狀態(tài),另外還需將密度不同的實心物塊浸入在密度不同的其它液體中,觀察它的最終狀態(tài)
密度范圍在0.9×103~1.1×103千克/米3內的實心物塊浸入水中后的最終狀態(tài),另外還需將密度不同的實心物塊浸入在密度不同的其它液體中,觀察它的最終狀態(tài)
,為它提供全面、有力的依據(jù).

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

某小組同學在學習了浮力知識中,發(fā)現(xiàn)“浸入水中的鐵塊最終靜止在容器底部、浸入水中的木塊最終漂浮在水面上”的現(xiàn)象,提出問題,進行猜想:物塊的密度可能會對它浸入水中后的最終狀態(tài)有影響.于是他們選用體積相同、密度不同的圓柱體A、B、C、D、E(ρA>ρB>ρ>ρC>ρD>ρE)進行實驗.當它們在水中靜止時,實驗現(xiàn)象如圖(a)、(b)、(c)、(d)和(e)所示.
①分析比較圖中(a)或(b)的實驗現(xiàn)象和相關條件,可得出的初步結論是:________.
②分析比較圖中(c)、(d)和(e)的實驗現(xiàn)象和相關條件,可得出的初步結論是:________.

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科目:初中物理 來源:2013年上海市嘉定區(qū)中考物理一模試卷(解析版) 題型:解答題

某小組同學在學習了浮力知識中,發(fā)現(xiàn)“浸入水中的鐵塊最終靜止在容器底部、浸入水中的木塊最終漂浮在水面上”的現(xiàn)象,提出問題,進行猜想:物塊的密度可能會對它浸入水中后的最終狀態(tài)有影響.于是他們選用體積相同、密度不同的圓柱體A、B、C、D、E(ρA>ρB>ρ>ρC>ρD>ρE)進行實驗.當它們在水中靜止時,實驗現(xiàn)象如圖(a)、(b)、(c)、(d)和(e)所示.
①分析比較圖中(a)或(b)的實驗現(xiàn)象和相關條件,可得出的初步結論是:______.
②分析比較圖中(c)、(d)和(e)的實驗現(xiàn)象和相關條件,可得出的初步結論是:______.

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