• 浮力秤的制作及其原理探究

在小学的时候我们就听说过《曹冲称象》的故事，故事里的曹冲是多么的聪明，在本学期学习了浮力之后我才明白他是怎么利用浮力原理来称量大象的重量的。而我们生活中称量质量都是利用杆秤,磅秤,天平,弹簧秤,电子秤等。利用水的浮力称物体重量是多么有趣啊!我们现在就来利用身边的常见材料来制作一个小的浮力秤吧！

【准备材料】

矿泉水瓶，大的容器（盆或者水槽等）、剪刀、刻度尺、钩码、被测物体（硬币）、

天平（或者电子秤）

[备注]电子称或者天平是为了验证浮力秤测量的准确性。

【原理分析】

浮力秤是利用物体在漂浮状态下静止时受力平衡，浮力等于重力的原理。所以此时总的浮力等于秤本身与被测物体的总重。即被测物体的重力等于二者的总重力减去秤的重力。原理图如下：

原理图

1. 先用台秤称出甲图中小筒与秤盘的质量(图甲)。

2. 未放物体时，根据浮力原理，浮力秤小筒和秤盘的重力等于它们的浮力。即：G盘 筒=ρ液gV排A，小筒此时与液面接触的位置记做A.此时秤盘中未放物体，A点就为浮力秤的0刻度线位置。（图乙）

3. 把已知质量物体（如钩码，质量为m,重力为M）放入秤盘中，容器中液面上升，小筒浸入的体积变大，浮力也变大。此时小筒、秤盘、被测物体的总重等于总的浮力。即：G盘 筒 码=ρ液gV排B，,小筒此时与液面接触的位置记做B.（图丙）

4. 此时B处的刻度标记为M,然后用刻度尺测量出A、B两点间的距离，然后把这段距离平均分成n等份，每一份为M/n。依次标出这段的刻度值。

5. 这样一个简单的浮力秤就做好了。

[解释]刻度均分的原因：根据浮力的原理G盘 筒=ρ液gV排A，G盘 筒 码=ρ液gV排B，

G码=ρ液gV排B-ρ液gV排A=ρ液g（V排B-V排A）=ρ液gs△h，即：G码=ρ液gs△h，式子中ρ液、g、s均为定值，所以可以表示成：G码=k△h,即G码与△h成正比，所以刻度均匀。

ρ液-----液体密度 g-----9.8N/kg s---- 小筒横截面积

【制作过程】

1. 找一个空矿泉水瓶，沿瓶身2/3的位置切掉，留下瓶身的圆柱体部分，制作成上面的小筒。

材料

2.由于空瓶质量较轻重心较低，在称量物体时很难竖直立起来，所以可以在矿泉水瓶底部粘重物使其在水中能够立起来。

组装

3. 固定好后把它放入水中，在瓶子与水面接触的地方用签字笔做下记号，此处就是0刻度线的位置。