巧用弹簧测力计改制密度计.doc

巧用弹簧测力计改制密度计
曹 荣 清

江苏省南通市新桥中学 （226007）

一、教具作用：
1、 拉动弹簧下的挂钩，可像普通弹簧测力计一样测量力（或物体的重）。
2、 在弹簧下挂特制的物体，当物体完全浸入某液体中时，可以测量该液体的密度。
二、教具原理：
本教具是在普通弹簧测力计的基础上改进、拓展而来，本身具有测量力的功能。当在弹簧测力计下端挂上物体，并使它完全浸入被测液体中时，有：
F浮＝G－F拉
ρ液gV排＝ρ物gV物－F拉
ρ液＝ρ物－
当挂特制物体时，ρ物与V物一定，此时液体的密度与弹簧受到的拉力之间存在线性关系。由于特制物体浸没在不同液体中时受到的拉力不同，故可以借助上式确定待测液体的密度。
三、教具制作方案：
1、要选择劲度系数适中的弹簧来做弹簧测力计，因为劲度系数过大，当测力计测量较小的力时，由于弹簧形变量小，测力计指针变动幅度小，会影响测量的精度。
2、关键是特制一个固体，因为常见的液体的密度小于2×103Kg/m3，所以所选固体的密度取2×103Kg/m3即可（要求测量大于2×103Kg/m3的液体密度时，可以另行选择）， 选择时最好使其体积为250cm3，质量为500g。因为体积过小，物体完全浸没在液体中时，受到的浮力过小，给刻度确定及提高测量准确度带来不便。此外，应尽量不让挂钩等浸入液体，以减少误差。物体通常可用胶水把塑料片粘成5cm*5cm*10cm的长方体或其它规则形状，其内以金属、黄沙等物填充，只要质量为500g即可。此时液体的密度与物体所受拉力对应关系如下表：

F(N)
0
0.98
1.96
2.94
3.92
4.9
ρ液(×103Kg/m3)
2
1.6
1.2
0.8
0.4
0
两用测量计的外形如图所示。
四、教具使用与说明：
1、本教具可以在讲解一般密度计时，作为补充使用。因为一般密度计都是利用物体的漂浮条件制成的，而本教具则是利用物体浸没在液体中时三力平衡的原理制成，且刻度均匀，读数方便，准确性高。本人试作后，用来测量水的密度，误差小于百分之一。
2、本教具的制作也可作为学生实验或课外小实验处理，一方面可以培养学生的动手能力，另一方面又可以加深学生对密度、浮力、阿基米德原理、三力平衡等知识的理解。
3、本教具原理简单、制作方便。它既是对弹簧测力计功能的一个拓展；又是对常用密度计测量液体密度的有机延伸。
4、普通密度计测量常见液体的密度时，往往要配备轻表与重表两只表。而本教具完全可以以一当二。
第 2 页 共 2 页