為什么密度計(jì)的刻度上疏下密
懸賞分:20|
這個(gè)主要是因?yàn)槊芏扔?jì)的結(jié)構(gòu)決定的.
我們知道密度計(jì)的底部是不規(guī)則的,里面有鉛丸.上部是規(guī)則的(為圓柱體)
設(shè)密度計(jì)的下部體積為Vo,上部的截面積為S,整個(gè)密度計(jì)的重力為G
設(shè)密度計(jì)分別浸入密度為ρ1,ρ2,ρ3的三種液體中(圓柱體部分浸入的深度分別為h1,h2,h3,顯然h1>h2>h3,h1處就是表示密度為ρ1的密度值),并且ρ3-ρ2=ρ2-ρ1>0
顯然,當(dāng)密度計(jì)浸入密度為ρ1的液體中時(shí)有:
(Vo+h1*S)*ρ1*g=G(就是F浮=G)
解出,h1=G/(ρ1*g*S)-Vo/S
同理,(Vo+h2*S)*ρ2*g=G
h2=G/(ρ2*g*S)-Vo/S
(Vo+h3*S)*ρ3*g=G
h3=G/(ρ3*g*S)-Vo/S
這樣,h1-h2=G/(ρ1*g*S)-Vo/S-[G/(ρ2*g*S)-Vo/S]
=[G/(g*S)]*[(ρ2-ρ1)/(ρ1*ρ2)]
同理,h2-h1=[G/(g*S)]*[(ρ3-ρ2)/(ρ3*ρ2)]
顯然,由于ρ3-ρ2=ρ2-ρ1
但是,ρ3>ρ2,
所以,h1-h2>h2-h3
因此,密度計(jì)的刻度上疏(h1-h2大)下密(h2-h3小)
- 為最佳答案評(píng)分?
-
好 100% (1)
-
不好 0% (0)
- (目前有 1 個(gè)人評(píng)價(jià))
其 他 回 答共5條
1樓
用密度計(jì)測(cè)量液體的密度很方便,應(yīng)用也非常廣泛.如用它測(cè)量酒類(lèi)、奶類(lèi)的密度,以及濃度不同的各種酸溶液的密度等.通常在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量密度大于水的液體所用的密度計(jì)叫做比重計(jì).測(cè)量密度小于水的液體,所用的密度計(jì)叫做比輕計(jì).
?一、密度計(jì)的構(gòu)造和原理
?多數(shù)密度計(jì)的構(gòu)造如圖1所示.它是用密封的玻璃管制成的.AB段的外徑均勻,是用來(lái)標(biāo)刻度線(xiàn)的部分,BC段做成內(nèi)徑較大的玻璃泡,CD段的玻璃管做得又細(xì)又長(zhǎng),最下端的玻璃泡內(nèi)裝有密度很大的許多小彈丸(如鉛丸)或水銀等.
圖1 圖2 圖3
?密度計(jì)是物體漂浮條件的一個(gè)應(yīng)用,它測(cè)量液體密度的原理是根據(jù)阿基米德原理和物體浮在液面上的條件設(shè)計(jì)制成的.設(shè)密度計(jì)的質(zhì)量為m,待測(cè)液體的密度為ρ,當(dāng)密度計(jì)浮在液面上時(shí),由物體浮在液面上的條件可知:密度計(jì)受到液體的浮力等于它所受的重力,即
?F?。絤g.
?根據(jù)阿基米德原理,密度計(jì)所受的浮力等于它排開(kāi)的液體所受的重力,有
?F浮=ρgV排,
?由上面兩式可得 ρgV排=mg,
?即ρ=m/V排. ①
?從①式可看出,待測(cè)液體的密度與密度計(jì)排開(kāi)液體的體積成反比.液體的密度越大,密度計(jì)排開(kāi)液體的體積就越小,不同密度的液體在如圖1所示的密度計(jì)的玻璃管AB段的液面位置是不同的.若根據(jù)①式計(jì)算,預(yù)先在玻璃管AB段標(biāo)上刻度線(xiàn)及對(duì)應(yīng)的數(shù)值,就很容易測(cè)量未知液體的密度了.
?為什么密度計(jì)要做成如圖1所示的形狀而不做成截面上下均勻的形狀(如圖2所示)呢?下面我們分析制做成如圖1所示形狀的密度計(jì)的好處.AB段截面均勻是為了便于標(biāo)度(批量生產(chǎn)時(shí)刻度線(xiàn)印制在紙上,固定在A(yíng)B段玻璃管內(nèi));下端DE段的玻璃泡內(nèi)裝有密度很大的彈丸是為了讓密度計(jì)的重心盡量下移;BC段的玻璃泡做得較大是為了讓密度計(jì)浮在液面上時(shí)其“浮心”(浮力的作用點(diǎn),即密度計(jì)浸在液體中液面以下部分的幾何中心)盡量上移;而CD段的玻璃管做得細(xì)而長(zhǎng)是為了增大重心和“浮心”間的距離.這樣,當(dāng)密度計(jì)浮在液面上時(shí),在重力和浮力的作用下,密度計(jì)能很快停止左右搖擺而豎直站立在液體中.若制成如圖2所示的形狀,當(dāng)測(cè)量密度較大的液體時(shí),“浮心”下移,與重心靠近,密度計(jì)容易傾斜在液面上,甚至橫著漂浮在液面上,這樣密度計(jì)讀數(shù)就不準(zhǔn)確,或者根本無(wú)法讀數(shù).
?二、密度計(jì)的刻度線(xiàn)間距為什么是不均勻的
?密度計(jì)的刻度線(xiàn)間距是不均勻的,也就是說(shuō)相差相同數(shù)值(密度的標(biāo)定值)的刻度線(xiàn)間距并不相等.無(wú)論是比重計(jì)還是比輕計(jì)的刻度線(xiàn)都是上疏下密.有人認(rèn)為密度計(jì)刻度線(xiàn)之所以不均勻是由于它的截面上下不均勻造成的.這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的.為了研究問(wèn)題方便,我們以圖2所示的形狀密度計(jì)為例,設(shè)管的截面積為S,裝入彈丸后質(zhì)量為m,將它放入密度為ρ的液體中(假設(shè)能豎直站立),浸入液面下的深度為h,由①式可得
?h=m/Sρ. ②
?②式表明深度h與液體密度ρ成反比,其函數(shù)關(guān)系圖象如圖3所示.從圖3可以看出,當(dāng)液體的密度ρ等值增加時(shí),對(duì)應(yīng)的深度h并不等值減小,說(shuō)明密度計(jì)的刻度是不均勻的.
?對(duì)圖1所示的密度計(jì),使用時(shí)截面不均勻的部分全部在液面以下,有刻度的部分截面是均勻的,對(duì)圖3圖象的分析仍適用于圖1所示的密度計(jì),只是深度h不一定從點(diǎn)E算起.事實(shí)上完全可以把如圖1、圖2所示的密度計(jì)做成體積相同,圖1中的AB段與圖2的截面積相同,裝入彈丸后二者的質(zhì)量也相同,放入同種液體中液面以下部分兩者的體積相同,兩密度計(jì)的標(biāo)度就完全相同了.由此可見(jiàn),密度計(jì)的刻度不均勻是由②式中h與ρ成反比例關(guān)系決定的,與密度計(jì)的形狀無(wú)關(guān).
?三、比重計(jì)和比輕計(jì)
?實(shí)驗(yàn)室使用的密度計(jì)分為比重計(jì)和比輕計(jì),為什么不制造一支密度計(jì)既能測(cè)量密度大于水的液體,又能測(cè)量密度小于水的液體呢?
?如果要制做這樣一種密度計(jì),為了讀數(shù)準(zhǔn)確,當(dāng)待測(cè)液體的密度較小時(shí),則圖1中的AB段必須做得很長(zhǎng);當(dāng)待測(cè)液體的密度較大時(shí),密度計(jì)容易傾斜,達(dá)不到準(zhǔn)確測(cè)量的目的.在這種情況下,若要密度計(jì)豎直站立,必須把CD段做得很長(zhǎng),這樣的一支密度計(jì)整體上比較長(zhǎng),使用起來(lái)很不方便,何況盛液體的容器本身具有確定的深度,一般的量筒和透明盛液筒很難達(dá)到要求.所以實(shí)驗(yàn)室使用的密度計(jì)分為比重計(jì)和比輕計(jì)兩種.比重計(jì)的1.0刻度線(xiàn)在A(yíng)B段的最上面,越向下刻度值越大.而比輕計(jì)的1.0刻度線(xiàn)在A(yíng)B段的最下面,越向上刻度值越小.
圖4
圖5
?設(shè)一支實(shí)用的密度計(jì)的質(zhì)量為m,AB段的截面積為S,代入②式后,即可得到該密度計(jì)的h-ρ函數(shù)關(guān)系,根據(jù)這個(gè)函數(shù)關(guān)系可以作出它的h-ρ圖象.
如圖4、圖5所示分別是實(shí)際應(yīng)用的一支比重計(jì)和一支比輕計(jì)的h-ρ圖象.橫軸上的數(shù)值分別表示不同待測(cè)液體的密度值,縱軸上的數(shù)值分別表示密度計(jì)浸在液體中的深度h.通過(guò)圖4、圖5可看出密度計(jì)有刻度的部分是比較長(zhǎng)的,這就是比重計(jì)和比輕計(jì)必須單獨(dú)制造的原因.
http://www.cbe21.com/subject/physics/printer.php?article_id=2785
知識(shí)庫(kù)標(biāo)簽:
|列兵
2樓
根據(jù)阿基米德原理的推斷公式
知識(shí)庫(kù)標(biāo)簽:
|列兵
3樓
這個(gè)主要是因?yàn)槊芏扔?jì)的結(jié)構(gòu)決定的.
我們知道密度計(jì)的底部是不規(guī)則的,里面有鉛丸.上部是規(guī)則的(為圓柱體)
設(shè)密度計(jì)的下部體積為Vo,上部的截面積為S,整個(gè)密度計(jì)的重力為G
設(shè)密度計(jì)分別浸入密度為ρ1,ρ2,ρ3的三種液體中(圓柱體部分浸入的深度分別為h1,h2,h3,顯然h1>h2>h3,h1處就是表示密度為ρ1的密度值),并且ρ3-ρ2=ρ2-ρ1>0
顯然,當(dāng)密度計(jì)浸入密度為ρ1的液體中時(shí)有:
(Vo+h1*S)*ρ1*g=G(就是F浮=G)
解出,h1=G/(ρ1*g*S)-Vo/S
同理,(Vo+h2*S)*ρ2*g=G
h2=G/(ρ2*g*S)-Vo/S
(Vo+h3*S)*ρ3*g=G
h3=G/(ρ3*g*S)-Vo/S
這樣,h1-h2=G/(ρ1*g*S)-Vo/S-[G/(ρ2*g*S)-Vo/S]
=[G/(g*S)]*[(ρ2-ρ1)/(ρ1*ρ2)]
同理,h2-h1=[G/(g*S)]*[(ρ3-ρ2)/(ρ3*ρ2)]
顯然,由于ρ3-ρ2=ρ2-ρ1
但是,ρ3>ρ2,
所以,h1-h2>h2-h3
因此,密度計(jì)的刻度上疏(h1-h2大)下密(h2-h3小)
4樓
用密度計(jì)測(cè)量液體的密度很方便,應(yīng)用也非常廣泛.如用它測(cè)量酒類(lèi)、奶類(lèi)的密度,以及濃度不同的各種酸溶液的密度等.通常在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量密度大于水的液體所用的密度計(jì)叫做比重計(jì).測(cè)量密度小于水的液體,所用的密度計(jì)叫做比輕計(jì).
一、密度計(jì)的構(gòu)造和原理
多數(shù)密度計(jì)的構(gòu)造如圖1所示.它是用密封的玻璃管制成的.AB段的外徑均勻,是用來(lái)標(biāo)刻度線(xiàn)的部分,BC段做成內(nèi)徑較大的玻璃泡,CD段的玻璃管做得又細(xì)又長(zhǎng),最下端的玻璃泡內(nèi)裝有密度很大的許多小彈丸(如鉛丸)或水銀等.
圖1 圖2 圖3
密度計(jì)是物體漂浮條件的一個(gè)應(yīng)用,它測(cè)量液體密度的原理是根據(jù)阿基米德原理和物體浮在液面上的條件設(shè)計(jì)制成的.設(shè)密度計(jì)的質(zhì)量為m,待測(cè)液體的密度為ρ,當(dāng)密度計(jì)浮在液面上時(shí),由物體浮在液面上的條件可知:密度計(jì)受到液體的浮力等于它所受的重力,即
F?。絤g.
根據(jù)阿基米德原理,密度計(jì)所受的浮力等于它排開(kāi)的液體所受的重力,有
F浮=ρgV排,
由上面兩式可得 ρgV排=mg,
即ρ=m/V排. ?、?br> 從①式可看出,待測(cè)液體的密度與密度計(jì)排開(kāi)液體的體積成反比.液體的密度越大,密度計(jì)排開(kāi)液體的體積就越小,不同密度的液體在如圖1所示的密度計(jì)的玻璃管AB段的液面位置是不同的.若根據(jù)①式計(jì)算,預(yù)先在玻璃管AB段標(biāo)上刻度線(xiàn)及對(duì)應(yīng)的數(shù)值,就很容易測(cè)量未知液體的密度了.
為什么密度計(jì)要做成如圖1所示的形狀而不做成截面上下均勻的形狀(如圖2所示)呢?下面我們分析制做成如圖1所示形狀的密度計(jì)的好處.AB段截面均勻是為了便于標(biāo)度(批量生產(chǎn)時(shí)刻度線(xiàn)印制在紙上,固定在A(yíng)B段玻璃管內(nèi));下端DE段的玻璃泡內(nèi)裝有密度很大的彈丸是為了讓密度計(jì)的重心盡量下移;BC段的玻璃泡做得較大是為了讓密度計(jì)浮在液面上時(shí)其“浮心”(浮力的作用點(diǎn),即密度計(jì)浸在液體中液面以下部分的幾何中心)盡量上移;而CD段的玻璃管做得細(xì)而長(zhǎng)是為了增大重心和“浮心”間的距離.這樣,當(dāng)密度計(jì)浮在液面上時(shí),在重力和浮力的作用下,密度計(jì)能很快停止左右搖擺而豎直站立在液體中.若制成如圖2所示的形狀,當(dāng)測(cè)量密度較大的液體時(shí),“浮心”下移,與重心靠近,密度計(jì)容易傾斜在液面上,甚至橫著漂浮在液面上,這樣密度計(jì)讀數(shù)就不準(zhǔn)確,或者根本無(wú)法讀數(shù).
二、密度計(jì)的刻度線(xiàn)間距為什么是不均勻的
密度計(jì)的刻度線(xiàn)間距是不均勻的,也就是說(shuō)相差相同數(shù)值(密度的標(biāo)定值)的刻度線(xiàn)間距并不相等.無(wú)論是比重計(jì)還是比輕計(jì)的刻度線(xiàn)都是上疏下密.有人認(rèn)為密度計(jì)刻度線(xiàn)之所以不均勻是由于它的截面上下不均勻造成的.這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的.為了研究問(wèn)題方便,我們以圖2所示的形狀密度計(jì)為例,設(shè)管的截面積為S,裝入彈丸后質(zhì)量為m,將它放入密度為ρ的液體中(假設(shè)能豎直站立),浸入液面下的深度為h,由①式可得
h=m/Sρ. ?、?br> ②式表明深度h與液體密度ρ成反比,其函數(shù)關(guān)系圖象如圖3所示.從圖3可以看出,當(dāng)液體的密度ρ等值增加時(shí),對(duì)應(yīng)的深度h并不等值減小,說(shuō)明密度計(jì)的刻度是不均勻的.
對(duì)圖1所示的密度計(jì),使用時(shí)截面不均勻的部分全部在液面以下,有刻度的部分截面是均勻的,對(duì)圖3圖象的分析仍適用于圖1所示的密度計(jì),只是深度h不一定從點(diǎn)E算起.事實(shí)上完全可以把如圖1、圖2所示的密度計(jì)做成體積相同,圖1中的AB段與圖2的截面積相同,裝入彈丸后二者的質(zhì)量也相同,放入同種液體中液面以下部分兩者的體積相同,兩密度計(jì)的標(biāo)度就完全相同了.由此可見(jiàn),密度計(jì)的刻度不均勻是由②式中h與ρ成反比例關(guān)系決定的,與密度計(jì)的形狀無(wú)關(guān).
三、比重計(jì)和比輕計(jì)
實(shí)驗(yàn)室使用的密度計(jì)分為比重計(jì)和比輕計(jì),為什么不制造一支密度計(jì)既能測(cè)量密度大于水的液體,又能測(cè)量密度小于水的液體呢?
如果要制做這樣一種密度計(jì),為了讀數(shù)準(zhǔn)確,當(dāng)待測(cè)液體的密度較小時(shí),則圖1中的AB段必須做得很長(zhǎng);當(dāng)待測(cè)液體的密度較大時(shí),密度計(jì)容易傾斜,達(dá)不到準(zhǔn)確測(cè)量的目的.在這種情況下,若要密度計(jì)豎直站立,必須把CD段做得很長(zhǎng),這樣的一支密度計(jì)整體上比較長(zhǎng),使用起來(lái)很不方便,何況盛液體的容器本身具有確定的深度,一般的量筒和透明盛液筒很難達(dá)到要求.所以實(shí)驗(yàn)室使用的密度計(jì)分為比重計(jì)和比輕計(jì)兩種.比重計(jì)的1.0刻度線(xiàn)在A(yíng)B段的最上面,越向下刻度值越大.而比輕計(jì)的1.0刻度線(xiàn)在A(yíng)B段的最下面,越向上刻度值越?。?br>圖4
圖5
設(shè)一支實(shí)用的密度計(jì)的質(zhì)量為m,AB段的截面積為S,代入②式后,即可得到該密度計(jì)的h-ρ函數(shù)關(guān)系,根據(jù)這個(gè)函數(shù)關(guān)系可以作出它的h-ρ圖象.
如圖4、圖5所示分別是實(shí)際應(yīng)用的一支比重計(jì)和一支比輕計(jì)的h-ρ圖象.橫軸上的數(shù)值分別表示不同待測(cè)液體的密度值,縱軸上的數(shù)值分別表示密度計(jì)浸在液體中的深度h.通過(guò)圖4、圖5可看出密度計(jì)有刻度的部分是比較長(zhǎng)的,這就是比重計(jì)和比輕計(jì)必須單獨(dú)制造的原因.
http://www.cbe21.com/subject/physics/printer.php?article_id=2785→圖片在這里
來(lái)自
知識(shí)庫(kù)標(biāo)簽:
|列兵
我來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題
立即登陸回答獲取會(huì)員積分,提高用戶(hù)級(jí)別