劉暢 李建
為什么人們可以浮在死海的水面上看書,而在其他水域卻不能浮在水上?為什么雞蛋在清水里會沉底,而在較濃的鹽水里能漂???原來,這都與液體的密度有關,不同的液體密度不一樣。那我們怎么比較不同液體的密度呢?今天,我們一起用身邊的物品巧制一個比較液體密度的工具——密度計。
一、制作材料與工具
吸管、長尾夾、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、制作步驟與實驗
1.取一根長約15 cm的細長吸管,用記號筆在吸管上每隔1 cm畫上刻度,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.用長尾夾夾住吸管上用膠帶封住的位置,以長尾夾作為配重,使吸管豎直漂浮于水中,如圖6、圖7所示。
4.用記號筆在水面對應吸管上的位置做標記,表示水的密度刻度線,如圖8、圖9所示。這樣,一個簡易的密度計就制作成功了。
5.將自制的密度計放入牛奶中,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,說明牛奶的密度大于水的密度。
6.將自制的密度計放入酒精中,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
利用自制的密度計比較液體密度大小的過程應用了阿基米德原理。因為密度計在不同的液體中均處于漂浮狀態(tài),所以密度計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,液體的密度越大,排開液體的體積越小,液面相對于刻度就越靠下。
實驗中,我們先將自制的密度計放入水中,在水面對應吸管上的位置標記刻度,即水的密度刻度線,然后把自制的密度計放進不同的液體中。若液面在水的密度刻度線以上,則說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,則說明該液體的密度大于水的密度。
科技知識窗
阿基米德是古希臘偉大的哲學家、科學家,他確定了幾何體表面積的計算方法、浮力的計算方法,發(fā)現(xiàn)了杠桿原理。
傳說國王讓金匠給自己做一頂金皇冠,當拿到金皇冠時,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個月,最終在洗澡的時候發(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。