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- 2021-11-10 发布
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题型16 称重法测量浮力模型剖析
称重法测量浮力原理:通过二次拉力求差值的方法求得物体所受的浮力。
考点剖析:
已知条件:在此类题型中,一般给定的是水或已知密度的液体,且物体在液体中处于浸没状态,实验可得物体的重力G和浸没在液体中时弹簧测力计的示数F。
待求量:求解物体所受浮力、物体体积、物体的密度等物理量,也可用于测量未知液体的密度。题型一般有文字叙述题和图像题两种。
1.称重法求浮力:
2.称重法求物体体积:
3.称重法求物体密度:
例1.在“测量形状不规则实心物体密度”的实验中,小明的操作如图所示,由图可知物体浸没在水中所受浮力大小为N,该物体的体积为m3,密度为kg/m3。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
例2.如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙所示是钢绳拉力随时间t变化的图象,若不计水的阻力,则下列结论错误的是( )
A.石料全部没入水中时受到的浮力是500N
B.石料的体积是0.05m3
C.石料的密度是2.8×103kg/m3
D.石料的重力是14000N
4
例3.弹簧测力计下挂一物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数是物体在空气中弹簧测力计示数的1/3,这个物体的密度是()
A.1/3×103kg/m3 B.2/3×103kg/m3
C.3×103kg/m3 D.3/2×103kg/m3
变式训练1:有一个弹簧测力计挂着一个实质圆柱体,当圆柱体逐渐浸入装有水的柱形烧杯过程中(如图所示),观察记录弹簧测力计的示数变化如下表所示。(g=10N/kg)
圆柱体浸入深度h(cm)
0
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
3.6
测力计示数F(N)
3
2.85
2.70
2.55
2.4
2.4
2.4
试根据表中所给条件。求:
(1)当圆柱体浸入深度为0.3cm时其底面所受的压强;
(2)圆柱体的质量;(3)圆柱体的密度。
4
答案:(1)0.3kg (2)0.6N (3)5×103kg/m3
变式训练2:如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中,如图乙所示是钢绳拉力随时间t变化的图象,若不计水的阻力(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)石料全部没入水中时受到的浮力是多少?
(2)石料的体积是多少?(3)石料的密度是多少?
答案:(1)500N (2)5×10-2m3(3)2.8×103Kg/m3
▲ 求未知液体的密度
方法:(1)用弹簧测力计测出物体的重力G;
(2)将物体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数为F1;
(3)再将物体浸没在待测液体中,读出弹簧测力计的示数为F2;
(4)液体的密度。
例4.如图,石块保持静止时弹簧测力计的示数分别为F1=3N,F2=2N和F3=2.2N,已知水的密度为ρ水。
4
(1)根据测量的物理量可知石块浸没在水中时,受到浮力大小为N。
(2)根据测量的物理量和已知量,石块的密度ρ石=kg/m3。
(3)根据测量的物理量和已知量,可知待测液体的密度ρ液=kg/m3。
变式训练:把一重4.74N的金属块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上,把它浸没在水中时弹簧测力计的示数是4.14N,把它浸没在某液体中时弹簧测力计的示数是4.11N.则下列计算结果错误的是( )
A.金属块在水中受到的浮力是0.6N B.金属块的体积是6×10-5m3
C.液体的密度是1.05×103kg/m3 D.金属的密度是6.9×103kg/m3
答案:D
4