多功能弹簧测力计供参习.docVIP

多功能的弹簧测力计 山东省淄博市淄川区磁村中学 初三二班 梁所政 指导教师 孙启振 摘要： 在初中物理中，关于液体密度的测量方法有很多，我们现用课本要求掌握的方法是利用密度的公式法进行测量，也就是利用天平、烧杯和量筒等器材，测量出待测液体的质量和体积，从而计算出该液体的密度。另外从资料上还见到一种常见的一种方法就是密度计法，原理是利用漂浮在液面的物体受到的浮力与其重力相等的原理，也就是二力平衡法。这种方法由于密度计的粗细并不均匀，所以密度计的刻度也不均匀。为了使密度计的刻度均匀，我利用所学物理知识，对弹簧测力计进行了改装，将弹簧测力计改装成为刻度均匀的密度计。 关键词：弹簧测力计 液体密度 密度计 重力 浮力 正文： 在初中物理中，关于液体密度的测量方法有很多，我们现用课本要求掌握的方法是利用密度的公式法进行测量，也就是利用天平、烧杯和量筒等器材，测量出待测液体的质量和体积，从而计算出该液体的密度。另外从资料上还见到一种方法就是密度计法，原理是利用漂浮在液面的物体受到的浮力与其重力相等的原理，也就是二力平衡法。这种方法由于密度计的粗细并不均匀，所以密度计的刻度也不均匀。为了使密度计的刻度均匀，我将弹簧测力计进行了改装，将其改装成为刻度均匀的密度计。 首先我在老师的指导下，从实验室找了一个量程为1N的和一块质量为100g的玻璃砖，利用固体密度的测量方法，测得玻璃砖的密度为2.2g/cm3，根据密度的公式ρ=m/v，求得该玻璃砖的体积为45、5cm3。然后我用剪刀剪一张大小适当的白纸，在白纸的一面贴上双面胶，用这张白纸将弹簧测力计左边的刻度和刻度线盖住。接着用一根细线拴住玻璃砖，挂在弹簧测力计下，将玻璃砖完全浸没在水中，找到弹簧测力计的指针的位置，用笔标出并画上刻线，该刻线指示的位置就是水的密度，大小为1.0 g/cm3。 玻璃砖完全浸没在液体中时，排开液体的体积V排就等于玻璃砖的体积V，其受力情况如图1所示，受到的浮力F浮=ρ液gV=G-F拉，所以拉力F拉= G-ρ液gV。（G为玻璃砖的重力） 图 1 由于玻璃砖的重力为G=mg=ρVg，所以玻璃砖受到的拉力大小为： F拉=ρgV -ρ液gV=（ρ-ρ液）gV 从公式中可以看出，当液体的密度等于玻璃砖的密度时，弹簧测力计的拉力为0，也就是说弹簧测力计的0刻线，表示的液体密度大小为2.2g/cm3的刻度线。 将上面的公式变形得到： ρ-ρ液= F拉/gV 从公式中不难看出，由于g、V都是定值，所以（ρ-ρ液）与F拉成正比，也就是说（ρ-ρ液）的刻度是均匀的，而玻璃砖的密度ρ也是定值，所以改装后的密度计刻度肯定也是均匀的。 于是我用刻度尺量出2.2g/cm3和1.0 g/cm3这两条刻度线之间平均分成十二等分，并将数值标上。最后在1.0 g/cm3的下面按照上面的标记方法，依次标出密度小于水的液体的密度值，如图2 所示（图甲是弹簧测力计，图乙是改装后的密度计）。需要说明的是，改装后的密度计上所标的数字与传统密度计相似，均为待测液体的密度与水的密度的比值。 当然这个改装后的密度计只能测量密度小于玻璃砖密度的液体，如果要测量较大液体的密度，可以换用比玻璃砖密度的更大的物质做坠物。选用玻璃砖有以下几个好处： 一是生活中常见液体的密度都不是很大，改装后的密度计的量程能基本符合要求。 二是玻璃这种物质不易被腐蚀，对测量结果的影响较小。 三是玻璃的密度不算大，改装后的密度计刻度线之间的距离比较大，读数比较方便；四是克服了传统密度计刻度不均匀的弱点，读数比较准确。 甲 乙 图 2 制作完毕后，我用该密度计测量酒精、盐水、汽油等液体的密度进行检验，测量结果和使用传统密度计测量出来的结果是差不多。由此可见，改装后的密度计是成功的。 其实生活中处处有物理，只要你肯动手动脑，就会觉得学习物理是那样的有趣，当你体会到成功的喜悦时，你就会觉得物理学的大门已经在向你慢慢敞开，在欢迎你随时步入物理学的殿堂。 初中物理建模论文 3 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 F拉 F浮 G