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(yīng)用到生活之中，所以有關(guān)密度的探究是值得我們重視的。

一、實驗方案設(shè)計型

例1

小明想比較牛奶和豆?jié){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(shè)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?jié){的密度。也不能用公式來解決。我們需要另辟蹊徑，根據(jù)另外的與密度相關(guān)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(yīng)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?jié){。用細(xì)線系好掛在彈簧測力計上，分別讀出彈簧測力計的示數(shù)，示數(shù)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?jié){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?jié){，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?jié){相同的深度處，壓強計示數(shù)大的密度大。

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

二、收集事實證據(jù)型

例2為研究物質(zhì)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(zhì)量，下表是他記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)和求得的質(zhì)量與體積的比值。

①分析上表中的實驗次數(shù)1與2或4與5的體積與質(zhì)量的倍數(shù)關(guān)系，可歸納出的結(jié)論是：________________________。

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

③分析上表在甲、乙兩種液體的質(zhì)量與體積的比值關(guān)系，可歸納出的結(jié)論是：________________________。

分析：科學(xué)探究需要對實驗得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。并得出初步結(jié)論，本題就是用鎖定條件的方法考查我們處理實驗數(shù)據(jù)、歸納實驗結(jié)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(shù)1與2為同種物質(zhì)甲的質(zhì)量與體積的比較，鎖定的條件是密度不變。當(dāng)物質(zhì)甲的體積為10cm³時質(zhì)量為18g，當(dāng)它的體積增大一倍(20cm³)時，它的質(zhì)量隨之增大一倍(36g)。表明同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比。比較2與3或1與3同樣可得出相同結(jié)論。比較4與5或5與6或4與6也可得出同樣結(jié)論。于是可以歸納出結(jié)論：同種物質(zhì)的質(zhì)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(zhì)質(zhì)量不同的結(jié)論，研究實驗次數(shù)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(zhì)質(zhì)量與體積的比值，甲物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值不因體積與質(zhì)量的改變而變化，是一個定值(1.8)，乙物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值也不因體積與質(zhì)量的改變而變化，但甲、乙兩物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值不同。由此可以得出：同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值是一個定值，不同物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值一般不同。比值反映了物質(zhì)的特性——密度。

解：①甲(或乙)液體的質(zhì)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(zhì)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(zhì)量與體積的比值不同。

三、檢驗假設(shè)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(guān)系，當(dāng)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)象進(jìn)行研究。對此現(xiàn)象。他們提出了以下幾種猜想：

猜想1：可能由于水的蒸發(fā)，鹽水的密度變大，導(dǎo)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(zhì)量變大，導(dǎo)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(dǎo)致馬鈴薯下沉：

經(jīng)過一番討論，他們馬上否定了猜想1，你認(rèn)為他們否定的理由是：____________。

接著他們就猜想2和猜想3設(shè)計并進(jìn)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(zhì)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(fā)現(xiàn)馬鈴薯都沉在容器底部，將其撈出、擦干，分別測出其質(zhì)量和體積。

實驗數(shù)據(jù)如下表：

請分析上述實驗數(shù)據(jù)后回答：

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

分析：進(jìn)行猜想是科學(xué)探究的其中一步，如果要得到正確的結(jié)論，還需要通過實驗的數(shù)據(jù)的分析，對猜想進(jìn)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(nèi)細(xì)胞液的濃度小于鹽水濃度，細(xì)胞內(nèi)的水分滲透到鹽水中。因此馬鈴薯的質(zhì)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(zhì)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(dāng)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(shù)據(jù)上就可以進(jìn)行判斷，并對猜想逐一分析，進(jìn)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(zhì)量變小了而不是變大了。

導(dǎo)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。