“密度秤”的制作

摘 要：本文論述了運用杠桿平衡原理及阿基米德定律制作測量固體和液體密度的簡易裝置——密度秤的制作方法及其使用方法。

關鍵詞：阿基米德定律；杠桿平衡原理；密度秤

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2007)11(S)-0058-2

1 密度秤制作的意義

物體的密度是初中物理需要學生掌握的重要內容，密度的測量也是中考?？嫉闹R點之一。學生應用杠桿平衡原理和阿基米德定律自制密度秤，并應用它來測量一些物體的密度，可使學生更好地理解密度這一物理概念。

2 密度秤的制作

2.1 密度秤的構造

此密度秤的構造，如圖1所示。它包括：提紐，裝有沙子的沙袋（一大一小共兩只），有均勻刻度的杠桿，水杯，小塑料袋（測量液體密度用），密度比水大的重物（測量液體及密度比水小的固體時用），待測物體。

2.2 密度秤的原理

設待測物體在空氣中的重量為G，當物體浸沒在水中時它的重量為G′，物體所受的浮力為

2.3 密度秤的制作

取一根長約半米的粗細均勻的圓桿作為杠桿。用細線拴在杠桿的中間位置，提起，左右移動細線直到杠桿平衡，用小刀在此位置刻上凹槽，記為0點，并將細線在此處系牢作為提紐。從0點開始，等間隔地刻上小刻度，從0點開始向左數十個小格用彩色筆標記刻度為1，依次再數十個標記為2……；把0點的右端按左端同樣的方法刻度。

3 密度秤的使用方法

3.1 測量比水密度大的固體密度

（1）將待測固體拴上細線懸掛在杠桿右邊，將小沙袋放入大沙袋中，并將大沙袋懸掛在左端相同刻度上，向沙袋中添加細沙，直至杠桿平衡。

（2）將待測固體浸沒在水中，并保證待測固體與水杯無接觸。此時因待測固體受水的浮力影響，杠桿將失去平衡。把小沙袋從大沙袋中拿出，如果杠桿向沙袋端傾斜，把大沙袋中的沙子向小沙袋中移動；如果杠桿向重物端傾斜，則把小沙袋中的沙子向大沙袋中移動。直至杠桿重新達到平衡，此時小沙袋的重量為物體所受浮力F浮。

（3）將固體從水中拿出擦干，把系有細線的固體懸掛在杠桿左側刻度1處，將小沙袋（包括其中細沙）用細線系住呆在杠桿右側，調整小沙袋的位置，使杠桿平衡，讀出小沙袋所在刻度，讀數是待測固體密度與水的密度的倍數。

3.2 測量比水密度小的固體的密度

（1）把一根細線纏在一件密度遠大于水的固體甲上，用方法1測量固體甲的密度記為ρ甲。

（2）用細線將固體甲與待測固體捆綁在一起，用方法1測量固體甲及待測固體的密度記為ρ甲+物。

（3）把固體甲用細線懸掛在杠桿左邊刻度1處，待測固體懸掛在右側并調節其位置，使杠桿平衡，讀出待測固體所在刻度n，則可知固體甲和待測固體之間的質量關系為m甲=nm物。

3.3 測量液體的密度

（1）測量比水密度大的液體密度

用小塑料袋盛裝此種液體，用方法1來測量。

（2）測量比水密度小的液體密度

把液體用小塑料袋裝起，并加掛比水密度大的重物，用方法2測量。

3.4 測量粉末狀等其它物體的密度

在測量粉末狀、顆粒狀和易溶解于水的固體時需用小塑料袋包起來之后再測。

4 此密度秤的優點

4.1 測量精度有進一步提高的空間（可采取細分刻度等方法）；

4.2 測量結果相對準確。較之大部分簡易密度秤都需要收集被測物體排開的水，存在收集的困難，此裝置采用細沙代替，避免了此問題；

4.3 可測物體范圍廣（密度比水大和比水小的固體及液體均可）。

制作此密度秤所用到的器材，學生在日常生活中很容易收集到，所用的原理容易理解，操作簡單。在制作的過程中學生可根據自己的愛好采用有不同材質的杠桿，用不同顏色的筆畫刻度，這些都可以培養學生的審美觀。另外，此密度秤的制作可適用于課堂實驗，課后探究性實驗，小組活動等多種教學形式。

參考文獻：

［1］李恩會、蘇增德.《多用秤的原理與應用》.物理教師.1996年第12期

［2］郁森炎.《架設生活和物理的橋梁——談自制密度秤》.物理教學探討.2004年第7期（上半月）第22卷總第223期(欄目編輯王柏廬)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。