自制简易密度计
王永乐
乐清市柳市镇实验中学
简易密度计是一个粗略地测量液体密度的教具。
需要的实验材料有吸管、打火机、尖嘴钳、铁丝、马克笔、刻度尺、水、煤油、糖水。首先用打火机将一根吸管底部熔化后用尖嘴钳封口,使其不漏水,然后在吸管的底部缠绕适量的铁丝,保证它能竖直漂浮在液体中。因水的密度是1g/cm³,所以将密度计漂浮在水中液面的位置标记1。将吸管取出放入煤油中,因煤油的密度是0.8g/cm³,所以我们将此时的液面位置标记为0.8。然后用刻度尺量出两次刻度的距离 h1=2.3 cm, 根据阿基米德原理和物体漂浮时浮力=自身重力,可以计算出V排油=1.25V排水,S为吸管横截面积则△V排=Sh1=0.25V排水为①式,
若ρ液=1.2g/cm³,则V排液=0.83V排水
此时排开液体体积和水相比
△V’排=Sh2=0.17V排水为②式,
将②式与①式相比两刻度距离h2=1.6cm
同理若液体密度为0.6g/cm³,算出其液面和煤油刻度线距离h3=3.9cm.最后根据算出的数据h2,h3,利用刻度尺、马克笔在吸管上标记1.2和0.6,简易密度计就做好了。
将自制密度计放入糖水中,可观察到液面对应的刻度约为1.1,可知此杯糖水的密度约为1.1g/cm³。
通过观察我们发现密度计的刻度越往下越大,而且刻度不均匀上疏下密。
因为密度计放入任何液体中都处于漂浮状态,所受浮力等于自身重力,由于密度计重力一定,所以浮力不变,同一物体漂浮在不同液体中根据阿基米德原理浮力等于ρ液gV排一定,液体的密度越大,排开液体的体积越小,所以密度计的刻度越靠下越大。
ρ液与V排成反比,参照双曲线图象,在液体密度增大相同的值,V排减小的值减小,即液体密度越大密度计浸入液体中的体积减小得越慢,所以刻度不均匀上疏下密。