2026年金学典同步作业设计八年级物理下册人教版第71页答案
为了制作浮力秤,你需要思考以下几个关键问题来促进项目顺利完成。
1. 浮力秤基于什么原理工作?能否借助船载货物的质量与吃水深度的关系建立模型?
2. 生活中有哪些物品适合用来制作浮力秤?用于指示读数的材料应该具备什么特性?这些物品制作的成本是多少?
3. 如何保证浮力秤在使用过程中的稳定性?
4. 参照温度计刻度的标注过程,思考如何借助标准物标注浮力秤的刻度?应选择什么物体作为标准物?浮力秤的刻度是否均匀?

答案

1.
(1)浮力秤基于阿基米德原理工作,即物体浮在液面上时,$F_{浮}=G_{物}=\rho_{液}gV_{排}$。
可以借助船载货物的质量与吃水深度的关系建立模型,设空船(或浮力秤零刻度时)排开液体体积为$V_{0}$,当载物时排开液体体积为$V_{排}$,则货物重力$G = \rho_{液}g(V_{排}-V_{0})$,质量$m=\frac{G}{g}=\rho_{液}(V_{排}-V_{0})$,而$V_{排}$与吃水深度有关。
2.
适合制作浮力秤的物品:塑料瓶、小玻璃杯、木块等。
用于指示读数的材料特性:不溶于水、不易变形、刻度清晰等,如细长木条或塑料条。
制作成本:低成本,如利用废旧物品制作,成本几乎为零或很低。
3.
为保证浮力秤在使用过程中的稳定性,可以采取以下措施:
选择底面积较大的物体作为浮力秤的主体,以降低重心;
在浮力秤主体内添加适量的重物,使整体重心更低;
确保浮力秤在使用时放置平稳,避免倾斜。
4.
参照温度计刻度的标注过程,可以借助已知质量的物体(如标准砝码)作为标准物来标注浮力秤的刻度。
将已知质量的物体放在浮力秤上,测量其吃水深度,并在对应位置标上质量值。
由于浮力秤基于阿基米德原理,且$\rho_{液}$、$g$为定值,$m=\rho_{液}(V_{排} - V_{0})$,而$V_{排}$与吃水深度成正比(在浮力秤主体形状规则的情况下),所以浮力秤的刻度是均匀的。

解析

【解析】
1. 原理分析:浮力秤的工作核心是阿基米德原理,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G_{物}=\rho_{液}gV_{排}$。可类比船载货物模型,设空秤零刻度时排液体积为$V_0$,载物后排液体积为$V_{排}$,通过$G_{物}=\rho_{液}g(V_{排}-V_0)$推导货物质量与吃水深度的关系,建立模型。
2. 选材与成本:选择密度小于水、易获取的物品如塑料瓶、小玻璃杯、木块等制作主体;指示读数材料需具备不溶于水、不易变形、刻度清晰的特性,如细长木条或塑料条;利用废旧物品制作成本极低,几乎为零。
3. 稳定性保障:通过增大主体底面积、在主体内添加重物降低重心、使用时保证放置平稳这三种方式,提升浮力秤使用时的稳定性。
4. 刻度标注:参照温度计刻度标注流程,选用已知质量的标准砝码作为标准物,将其放在浮力秤上,测量对应吃水深度并标注质量值;因$m=\rho_{液}(V_{排}-V_{0})$,在主体形状规则时$V_{排}$与吃水深度成正比,故刻度均匀。
【答案】
1. (1)浮力秤基于阿基米德原理工作,即物体浮在液面上时,$F_{浮}=G_{物}=\rho_{液}gV_{排}$。
可以借助船载货物的质量与吃水深度的关系建立模型,设空船(或浮力秤零刻度时)排开液体体积为$V_{0}$,当载物时排开液体体积为$V_{排}$,则货物重力$G = \rho_{液}g(V_{排}-V_{0})$,质量$m=\frac{G}{g}=\rho_{液}(V_{排}-V_{0})$,而$V_{排}$与吃水深度有关。
2. 适合制作浮力秤的物品:塑料瓶、小玻璃杯、木块等。
用于指示读数的材料特性:不溶于水、不易变形、刻度清晰等,如细长木条或塑料条。
制作成本:低成本,如利用废旧物品制作,成本几乎为零或很低。
3. 为保证浮力秤在使用过程中的稳定性,可以采取以下措施:
选择底面积较大的物体作为浮力秤的主体,以降低重心;
在浮力秤主体内添加适量的重物,使整体重心更低;
确保浮力秤在使用时放置平稳,避免倾斜。
4. 参照温度计刻度的标注过程,可以借助已知质量的物体(如标准砝码)作为标准物来标注浮力秤的刻度。
将已知质量的物体放在浮力秤上,测量其吃水深度,并在对应位置标上质量值。
由于浮力秤基于阿基米德原理,且$\rho_{液}$、$g$为定值,$m=\rho_{液}(V_{排} - V_{0})$,而$V_{排}$与吃水深度成正比(在浮力秤主体形状规则的情况下),所以浮力秤的刻度是均匀的。
【知识点】
阿基米德原理、浮力秤制作、刻度标注方法
【点评】
本题围绕浮力秤制作的核心问题展开设问,融合原理应用、生活选材、实践操作、刻度标定等多方面内容,既深化对阿基米德原理的理解,又引导将物理知识与生活实践结合,培养建模思维与动手能力,全面提升物理综合素养。
【难度系数】
0.6