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运用数学工具解决物理问题,是物理解题的重要手段。许多探究、设计、推理的应用题,都是建立在计算的基础上,运用学过的物理知识或实验方法,自行设计一个满足要求的方案,设计时要注意题目条件的限制,尤其是方案的实际可行性。主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力.本文对这样一道例题作些探讨.
【题目】育才中学科技小组的同学想动手设计一个“浮力秤”,用来称量物体的质量. 为此他们想出了许多办法. 如:找两个底面积不同的圆柱形玻璃容器,在大容器中装入水,再将小容器漂浮在水中,如图a所示,根据小容器浸入水中的深度,刻出“浮力秤”的刻度.
(1)甲同学测得小玻璃容器的底面积是250cm2,质量是0.25kg,大玻璃容器的底面积是300cm2,它们的高度分别是25cm和21cm,小容器的高度已在器壁上标出,如图b所示. 两容器壁的厚度均可忽略不计,请在图b的小玻璃容器上标清楚“浮力秤”的零刻度位置. 称量物体质量时,此“浮力秤”最大测量值是___g,欲使“浮力秤”达到最大测量值时,大玻璃容器中水的质量至少是 g.
(2)乙同学说:只要有一只质量已知的砝码,就可以在小玻璃容器上刻出“浮力秤”的刻度.
具体做法是:_______________________________________.
(3)丙同学认为,在大玻璃容器的外表面同样可以标注“浮力秤”的刻度值. 这与小玻璃容器上标注刻度值相比较,哪种方法更好?为什么?
__________________________________________.
解题点拨:
“浮力秤”的原理是物体的漂浮条件,即漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体的重力。“浮力秤”的“0”刻度是空玻璃容器漂浮在水面时所浸入的深度;“浮力秤”的最大测量值对应小玻璃容器底部刚接触大容器底,即接触无压力,仍符合漂浮条件,且浸入水中深度为大容器高度21cm;大玻璃容器中水的质量至少多少,即小容器底接触大容器底且水面到达大容器口;由于m=ρ
【题目】育才中学科技小组的同学想动手设计一个“浮力秤”,用来称量物体的质量. 为此他们想出了许多办法. 如:找两个底面积不同的圆柱形玻璃容器,在大容器中装入水,再将小容器漂浮在水中,如图a所示,根据小容器浸入水中的深度,刻出“浮力秤”的刻度.
(1)甲同学测得小玻璃容器的底面积是250cm2,质量是0.25kg,大玻璃容器的底面积是300cm2,它们的高度分别是25cm和21cm,小容器的高度已在器壁上标出,如图b所示. 两容器壁的厚度均可忽略不计,请在图b的小玻璃容器上标清楚“浮力秤”的零刻度位置. 称量物体质量时,此“浮力秤”最大测量值是___g,欲使“浮力秤”达到最大测量值时,大玻璃容器中水的质量至少是 g.
(2)乙同学说:只要有一只质量已知的砝码,就可以在小玻璃容器上刻出“浮力秤”的刻度.
具体做法是:_______________________________________.
(3)丙同学认为,在大玻璃容器的外表面同样可以标注“浮力秤”的刻度值. 这与小玻璃容器上标注刻度值相比较,哪种方法更好?为什么?
__________________________________________.
解题点拨:
“浮力秤”的原理是物体的漂浮条件,即漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体的重力。“浮力秤”的“0”刻度是空玻璃容器漂浮在水面时所浸入的深度;“浮力秤”的最大测量值对应小玻璃容器底部刚接触大容器底,即接触无压力,仍符合漂浮条件,且浸入水中深度为大容器高度21cm;大玻璃容器中水的质量至少多少,即小容器底接触大容器底且水面到达大容器口;由于m=ρ