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1、初中物理建模论文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
2、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
3、/cm3，根据密度的公式=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=液gV=G-F拉，所以拉力F拉= G-液gV。（G为玻璃砖的重力）GF浮F拉图 1由于玻璃砖的重力为G=mg=Vg，所以玻璃砖受到的拉力大小为：F拉
4、=gV -液gV=（-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：-液= F拉/gV从公式中不难看出，由于g、V都是定值，所以（-液）与F拉成正比，也就是说（-液）的刻度是均匀的，而玻璃砖的密度也是定值，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
5、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。00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.12.20.90.80.70.60.5100.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91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。3
