析解密度探究題

密度的概念是通過實驗得出來的，密度也可以應用到生活之中，所以有關密度的探究是值得我們重視的。

一、實驗方案設計型

例1

小明想比較牛奶和豆漿的密度大小，可身邊沒有密度計，也沒有天平和量筒。請你幫他設計兩種原理不同的方法來比較這兩種液體密度的大小。要求：其他器材任選；簡要寫出比較的方法。

方法1：________________________

方法2：________________________

分析：本題屬于開放性的探究題。題目說沒有密度計。也沒有天平和量筒。意思是不能直接測得牛奶和豆漿的密度。也不能用公式來解決。我們需要另辟蹊徑，根據另外的與密度相關的原理來間接得到所要的答案，這方面可以利用壓力、壓強和浮力等知識，通過比較得出。本題較好地考查了我們靈活應用物理知識解決問題的能力。

解：

方法1：取兩只完全相同的飲料瓶，分別裝滿牛奶和豆漿。用細線系好掛在彈簧測力計上，分別讀出彈簧測力計的示數，示數大的液體的密度大。

方法2：用彈簧測力計分別測出石塊浸沒在牛奶和豆漿中受到的浮力，受到浮力大的液體的密度大。

方法3：取一個方木塊，分別放入牛奶和豆漿，靜止時，木塊露出液面多的液體的密度大。

方法4：將壓強計的金屬盒分別插入牛奶和豆漿相同的深度處，壓強計示數大的密度大。

方法5：將牛奶裝入一薄塑料袋，扎上口放人豆漿，若上浮，說明豆漿的密度大；若下沉，說明豆漿的密度小。

二、收集事實證據型

例2為研究物質的特性，小春分別用甲、乙兩種不同液體做實驗，他用天平和量筒分別測出甲、乙兩種液體在不同體積時的質量，下表是他記錄的有關數據和求得的質量與體積的比值。

①分析上表中的實驗次數1與2或4與5的體積與質量的倍數關系，可歸納出的結論是：________________________。

②分析上表中實驗次數____________，可歸納出的結論是：體積相同的甲、乙兩種液體，它們的質量是不相同的。

③分析上表在甲、乙兩種液體的質量與體積的比值關系，可歸納出的結論是：________________________。

分析：科學探究需要對實驗得到的數據進行分析。并得出初步結論，本題就是用鎖定條件的方法考查我們處理實驗數據、歸納實驗結論以及分析與解決問題的能力。其基本思想主要是考查對密度概念的理解。我們分析表中的實驗次數1與2為同種物質甲的質量與體積的比較，鎖定的條件是密度不變。當物質甲的體積為10cm³時質量為18g，當它的體積增大一倍(20cm³)時，它的質量隨之增大一倍(36g)。表明同種物質的質量與體積成正比。比較2與3或1與3同樣可得出相同結論。比較4與5或5與6或4與6也可得出同樣結論。于是可以歸納出結論：同種物質的質量與體積成正比。

第②問鎖定的條件是體積相同。要得出體積相同的不同物質質量不同的結論，研究實驗次數1與4或2與5、3與6都可提供實驗事實。

第③問是分析不同物質質量與體積的比值，甲物質的質量與體積的比值不因體積與質量的改變而變化，是一個定值(1.8)，乙物質的質量與體積的比值也不因體積與質量的改變而變化，但甲、乙兩物質的質量與體積的比值不同。由此可以得出：同種物質的質量與體積的比值是一個定值，不同物質的質量與體積的比值一般不同。比值反映了物質的特性——密度。

解：①甲(或乙)液體的質量與體積成正比。②1與4(或2與5、3與6)。③甲(或乙)液體的質量與體積的比值是一個確定的值；甲與乙液體相比，它們的質量與體積的比值不同。

三、檢驗假設型

例3某興趣小組在研究馬鈴薯在水中的浮沉情況時，通過往水中加鹽，終于使馬鈴薯漂浮在水面上。由于時間關系，當時并沒有及時收拾實驗器材，幾天后他們來收拾時，驚奇地發現原來浮在水面上的馬鈴薯又沉在容器底部(見圖)，他們決定對這一現象進行研究。對此現象。他們提出了以下幾種猜想：

猜想1：可能由于水的蒸發，鹽水的密度變大，導致馬鈴薯下沉：

猜想2：可能是馬鈴薯在鹽水中浸泡幾天后質量變大，導致馬鈴薯下沉：

猜想3：可能是馬鈴薯在鹽水中浸泡幾天后體積變小。導致馬鈴薯下沉：

經過一番討論，他們馬上否定了猜想1，你認為他們否定的理由是：____________。

接著他們就猜想2和猜想3設計并進行了如下的實驗操作：

(1)取三塊馬鈴薯，編上編號A、B、C，分別測出其質量和體積：

(2)配制一大杯鹽水；

(3)將三塊馬鈴薯放在鹽水中，使其漂浮，幾天后發現馬鈴薯都沉在容器底部，將其撈出、擦干，分別測出其質量和體積。

實驗數據如下表：

請分析上述實驗數據后回答：

猜想2是______(選填“正確”或“錯誤”)的；你認為導致馬鈴薯下沉的原因是____________。

分析：進行猜想是科學探究的其中一步，如果要得到正確的結論，還需要通過實驗的數據的分析，對猜想進行檢驗。馬鈴薯放在鹽水中幾天后，會下沉的根本原因是馬鈴薯內細胞液的濃度小于鹽水濃度，細胞內的水分滲透到鹽水中。因此馬鈴薯的質量和體積均變小。但兩者變小的程度是不一樣的。體積的變化比質量的變化明顯，因此馬鈴薯的密度變大，有可能大于鹽水密度，所以下沉了。當然本題對馬鈴薯下沉的真正原因不作要求，只要從密度上去判斷即可，我們從表中的實驗數據上就可以進行判斷，并對猜想逐一分析，進行驗證。

解：猜想1被否定的理由是：鹽水密度增大。馬鈴薯會上浮而不會下沉。

猜想2也是錯誤的，理由是：馬鈴薯在鹽水中下沉后質量變小了而不是變大了。

導致馬鈴薯下沉的原因是馬鈴薯的密度增大，大于鹽水的密度。