刘畅 李建
为什么人们可以浮在死海的水面上看书,而在其他水域却不能浮在水上?为什么鸡蛋在清水里会沉底,而在较浓的盐水里能漂浮?原来,这都与液体的密度有关,不同的液体密度不一样。那我们怎么比较不同液体的密度呢?今天,我们一起用身边的物品巧制一个比较液体密度的工具——密度计。
一、制作材料与工具
吸管、长尾夹、剪刀、胶带、笔、卷尺、三种不同密度的液体(牛奶、清水、酒精),如图1所示。
二、制作步骤与实验
1.取一根长约15 cm的细长吸管,用记号笔在吸管上每隔1 cm画上刻度,如图2、图3所示。
2.用胶带将吸管的一端密封,避免水渗入吸管,如图4、图5所示。
3.用长尾夹夹住吸管上用胶带封住的位置,以长尾夹作为配重,使吸管竖直漂浮于水中,如图6、图7所示。
4.用记号笔在水面对应吸管上的位置做标记,表示水的密度刻度线,如图8、图9所示。这样,一个简易的密度计就制作成功了。
5.将自制的密度计放入牛奶中,如图10所示。我们可以看到牛奶液面在水的密度刻度线以下,说明牛奶的密度大于水的密度。
6.将自制的密度计放入酒精中,如图11所示。我们可以看到酒精液面在水的密度刻度线以上,说明酒精的密度小于水的密度。
三、原理分析
利用自制的密度计比较液体密度大小的过程应用了阿基米德原理。因为密度计在不同的液体中均处于漂浮状态,所以密度计在不同的液體中受到的浮力是相等的,且都等于自身重力。
在浮力相等时,液体的密度越大,排开液体的体积越小,液面相对于刻度就越靠下。
实验中,我们先将自制的密度计放入水中,在水面对应吸管上的位置标记刻度,即水的密度刻度线,然后把自制的密度计放进不同的液体中。若液面在水的密度刻度线以上,则说明该液体的密度小于水的密度;若液面在水的密度刻度线以下,则说明该液体的密度大于水的密度。
科技知识窗
阿基米德是古希腊伟大的哲学家、科学家,他确定了几何体表面积的计算方法、浮力的计算方法,发现了杠杆原理。
传说国王让金匠给自己做一顶金皇冠,当拿到金皇冠时,他疑心金匠在金皇冠中掺了其他东西,所以想让阿基米德鉴定金皇冠是不是纯金的。阿基米德苦苦思索了3个月,最终在洗澡的时候发现水从浴缸溢出的体积与物体浸在液体中的体积相等,从而受到启发,提出了著名的阿基米德原理。