劉暢 李建
為什么人們可以浮在死海的水面上看書(shū),而在其他水域卻不能浮在水上?為什么雞蛋在清水里會(huì)沉底,而在較濃的鹽水里能漂浮?原來(lái),這都與液體的密度有關(guān),不同的液體密度不一樣。那我們?cè)趺幢容^不同液體的密度呢?今天,我們一起用身邊的物品巧制一個(gè)比較液體密度的工具——密度計(jì)。
一、制作材料與工具
吸管、長(zhǎng)尾夾、剪刀、膠帶、筆、卷尺、三種不同密度的液體(牛奶、清水、酒精),如圖1所示。
二、制作步驟與實(shí)驗(yàn)
1.取一根長(zhǎng)約15 cm的細(xì)長(zhǎng)吸管,用記號(hào)筆在吸管上每隔1 cm畫(huà)上刻度,如圖2、圖3所示。
2.用膠帶將吸管的一端密封,避免水滲入吸管,如圖4、圖5所示。
3.用長(zhǎng)尾夾夾住吸管上用膠帶封住的位置,以長(zhǎng)尾夾作為配重,使吸管豎直漂浮于水中,如圖6、圖7所示。
4.用記號(hào)筆在水面對(duì)應(yīng)吸管上的位置做標(biāo)記,表示水的密度刻度線,如圖8、圖9所示。這樣,一個(gè)簡(jiǎn)易的密度計(jì)就制作成功了。
5.將自制的密度計(jì)放入牛奶中,如圖10所示。我們可以看到牛奶液面在水的密度刻度線以下,說(shuō)明牛奶的密度大于水的密度。
6.將自制的密度計(jì)放入酒精中,如圖11所示。我們可以看到酒精液面在水的密度刻度線以上,說(shuō)明酒精的密度小于水的密度。
三、原理分析
利用自制的密度計(jì)比較液體密度大小的過(guò)程應(yīng)用了阿基米德原理。因?yàn)槊芏扔?jì)在不同的液體中均處于漂浮狀態(tài),所以密度計(jì)在不同的液體中受到的浮力是相等的,且都等于自身重力。
在浮力相等時(shí),液體的密度越大,排開(kāi)液體的體積越小,液面相對(duì)于刻度就越靠下。
實(shí)驗(yàn)中,我們先將自制的密度計(jì)放入水中,在水面對(duì)應(yīng)吸管上的位置標(biāo)記刻度,即水的密度刻度線,然后把自制的密度計(jì)放進(jìn)不同的液體中。若液面在水的密度刻度線以上,則說(shuō)明該液體的密度小于水的密度;若液面在水的密度刻度線以下,則說(shuō)明該液體的密度大于水的密度。
科技知識(shí)窗
阿基米德是古希臘偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家,他確定了幾何體表面積的計(jì)算方法、浮力的計(jì)算方法,發(fā)現(xiàn)了杠桿原理。
傳說(shuō)國(guó)王讓金匠給自己做一頂金皇冠,當(dāng)拿到金皇冠時(shí),他疑心金匠在金皇冠中摻了其他東西,所以想讓阿基米德鑒定金皇冠是不是純金的。阿基米德苦苦思索了3個(gè)月,最終在洗澡的時(shí)候發(fā)現(xiàn)水從浴缸溢出的體積與物體浸在液體中的體積相等,從而受到啟發(fā),提出了著名的阿基米德原理。