等量思维轻松解决利用浮力测密度问题

发表时间:2020/11/18   来源:《中国教师》2020年17卷第21期   作者:  詹京都
[导读] 通过对几个例子的分析,展示了如何快速用等量思维解决测固体密度和液体密度的问题,

        詹京都  
        广东省佛山市 佛山市华英学校  528000
        摘  要:通过对几个例子的分析,展示了如何快速用等量思维解决测固体密度和液体密度的问题,从而培养学生利用等量思维的能力。
        关键词:浮力,密度,等量

        浮力知识是初中物理知识的重点、也是难点,特别是浮力的应用——利用浮力测密度,更是令学生感到头痛的问题。其实难只难在一点:学生缺乏寻找等量的思维和习惯。
        什么是等量?等量是指大小相等的物理量,即不同的时刻、不同的情景当中大小相等的物理量。例如,用同一矿泉水瓶装满水,然后把水倒掉再装满食用油,等量是水和油的体积;把同一石块,浸没在水当中和浸没在食用油当中,等量是石头排开水和排开食用油的体积;把一木块放入水中漂浮,等量是木块受到的浮力和木块的重力。
初中物理利用浮力测密度,主要有两种类型:一是测固体的密度;二是测液体的密度。下面我们看看,如何用等量思维快速的想出测物体密度的方法。
1  测固体密度
   例1:给你弹簧测力计、烧杯、细线、水,如何测量一个小金属块的密度?(水的密度已经为ρ水)
        分析:金属块的密度,要算金属块密度,只要求出金属块的质量和体积即可。质量,用弹簧测力计测出金属块的重力,就可算出。
        金属块的体积怎么求呢?这是经常卡住学生的地方,其实只要找出等量即可。当金属块浸没在水中时,等量是金属块的体积和金属块排开水的体积的体积,而,用学生所熟悉的称重法(F浮=G-F拉)测出浮力就解决问题了。
        测量步骤:(1)用细线绑住金属块,用弹簧测力计测出它的重力G金;
                 (2)烧杯装适量水,让小金属块浸没在水中,读出弹测力计的示数F;
    推导过程:
    本题的难点是求金属块的体积V金,V金=V排就是解题的关键节点。思考问题的时候往哪两个物理量是等量这个方向想。
        例2:给你量筒、细针、足量的水,如何测小木块的密度。(水的密度已知,为ρ水)
        分析:木块的密度,要算木块的密度,只要求出木块的质量和体积即可。因为有量筒,用学生熟悉的排水法V木=V2-V(V是量筒装适量水的读数,V2是把木块浸没入水后量筒的读数),测出V木。
        质量,但G木怎么求呢?这是解本题的难点。

同样,要解决问题,找等量,木块漂浮时的等量是木块的重力G木和它受到的浮力F浮,浮力用阿基米德原理F浮=ρ水gV排(V排=V1-V,V是量筒装适量水的读数,V1是木块放入水,漂浮时量筒的读数)
        测量步骤:(1)往量筒中倒入适量水,读出量筒的示数V;
(2)把木块放入量筒中,漂浮,读出量筒的示数V1;
(3)用细针压木块,让它完全浸入水中,读出量筒的示数V2;
        推导过程:
        利用漂浮时,浮力等于物体的重力轻松解决该题的难点。
        
2  测液体密度
    例3:给你弹簧测力计、细线、烧杯、水、小金属块,如何测量牛奶的密度?(水的密度已经为ρ水)
        分析:把金属块完全浸入水和牛奶中时,相等的量是金属块排开水的体积和排开牛奶的体积,即V排水=V排奶,利用此等式推导就可求出牛奶的密度。
        测量步骤:(1)用细线绑住金属块,用弹簧测力计测出它的重力G金;
(2)在烧杯中装适量水,让小金属块完全浸入水中,读出弹簧测力计示数为F1;
(3)烧杯的水倒掉,擦干净,然后在烧杯中装适量牛奶,让小金属块完全浸入牛奶中,读出弹簧测力计示数为F2;
        推导过程:=>=>=>
        测液体密度看起来很复杂,但实际上只要抓住等量,然后列出它的等式,推导,问题便可迎刃而解。
        
        例4:给你量筒、水、木块,如何测出牛奶的密度。(木块可以漂浮在牛奶中,水的密度已经为ρ水)
        分析:把木块放入水中和放入牛奶中,木块都是漂浮的,相等的量是漂浮时在水中受到的浮力和在牛奶中受到的浮力,即F浮水=V浮奶。利用此等式变化就可求出牛奶的密度。
        测量步骤:(1)往量筒中倒入适量水,读出量筒的示数V1;
(2)将木块放入水中,漂浮,读出量筒的示数V2;
(3)将水倒干净,往量筒中倒入适量牛奶,读出量筒的示数V3;
(4)木块放入该牛奶中,漂浮,读出量筒的示数V4;
        推导过程:=>=>
        关键点是找出两个等量。
        
3  小结
本文共举了4个利用浮力测密度的例子,突破题目难点的思路都是找出它们的等量。测固体密度时推导的出发点是密度公式,在解决m或V的过程中用到等量转换;测液体密度时直接找到本题的关键等量,然后列等式,推导。
等量思维不只是在解决利用浮力测密度这个问题上好用,利用压强测密度、电学中单电流表测电阻等题目也是非常好用。
学生只需有意识的加以训练,就可以熟练掌握如此好用的方法,何乐而不为!
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