密度測量面面觀

江蘇省寶應(yīng)縣山陽鎮(zhèn)中心初級中學(xué)(225805) 侯中柱 ●

密度測量面面觀

江蘇省寶應(yīng)縣山陽鎮(zhèn)中心初級中學(xué)(225805) 侯中柱 ●

物體密度測量是近幾年中考考查的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)之一，其實(shí)測量物體的密度分為常規(guī)方法測量和特殊方法測量，無論是哪種測量密度的方法都是需要從題意中找出待測物體的質(zhì)量和其對應(yīng)的體積，利用進(jìn)行計(jì)算．

常規(guī)方法;特殊方法;液體密度;固體密度

綜觀近幾年中考考查的知識可以看出，物體密度的測量是初中物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之一，同時(shí)也是力學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合的基本來源之一．對于物體密度的測量需要從密度測量的原理去考慮:測量出物體的質(zhì)量、物體的體積，然后利用測量原理進(jìn)行分析，這是物體密度的常規(guī)測量法，不過我們要在常規(guī)測量法的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生多種解題的能力，即特殊測量方法，這樣可以將知識進(jìn)行拓展和延伸，還可以增強(qiáng)學(xué)生綜合解題的能力，培養(yǎng)學(xué)生物理創(chuàng)新的能力．下面就常規(guī)測量法和特殊測量法進(jìn)行簡單分析，與大家共勉:

一、常規(guī)方法測量物體密度

例題1 小明在實(shí)驗(yàn)室測量鹽水密度．小明先將鹽水

倒入量筒，如圖1甲所示，則鹽水的體積為___cm3．接著小明用天平測出空燒杯的質(zhì)量為30g，然后他將量筒中的鹽水全部倒入燒杯，用天平測量燒杯和鹽水的總質(zhì)量，天平平衡時(shí)的情景如圖1乙所示，則燒杯和鹽水的總質(zhì)量為___g．請你根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出鹽水的密度為

___kg/m3．小明測出鹽水的密度偏___．

解析 本題是一道常規(guī)方法測量鹽水密度的實(shí)驗(yàn)．用量筒測量鹽水的體積為30cm3，接著用天平測出空燒杯質(zhì)量為m1=30g，然后將量筒中的鹽水全部倒入燒杯，用天平測量其總質(zhì)量為m2=63g，則鹽水質(zhì)量m=m2－ m1=63g－30g=33g，所以鹽水密度1g/cm3=1．1×103kg/m3，由于在將量筒中鹽水倒入燒杯的過程中，鹽水不能全部倒干凈，存在殘留，所以測量出的鹽水質(zhì)量偏小，即測出的鹽水密度偏小．

答案:30 63 1．1×103小

點(diǎn)評 要準(zhǔn)確測量鹽水密度，可以先測量燒杯和鹽水總質(zhì)量m1，然后將部分鹽水倒入量筒，記下鹽水體積V，最后再測量燒杯和剩余鹽水質(zhì)量m2，則鹽水密度為ρ

二、特殊方法測量物體密度

1．常規(guī)方法測量易吸水固體密度

例題2 有一塊火山石可以漂浮在水中，小王用天平、量筒和水等器材測量這塊火山石的密度，實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①用天平測出石塊的質(zhì)量為4．8g;

②向量筒中倒入V1=60mL的水;

③用細(xì)線系住石塊，放入量筒，用鐵絲將其壓入水中足夠長時(shí)間，水面到達(dá)65mL處;

④取出石塊，水面降到了V3=58mL處;

⑤小王認(rèn)為石塊體積測量不夠準(zhǔn)確，石塊的體積應(yīng)該包含材質(zhì)和其中空隙部分的體積，于是又向量筒中加水到60mL處，將剛才取出的石塊表面吸附的水清除后，再次沒入量筒的水中，此時(shí)水面到達(dá)V4=66mL處．請解答下面問題:

(1)該實(shí)驗(yàn)原理為___(用物理符號表示)．

(2)在步驟④中，水面未回到60mL處的原因是___．

(3)請你根據(jù)小王的實(shí)驗(yàn)思路，將有關(guān)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入以下表格空白處．

物理量次數(shù) 火山石塊的質(zhì)量m/g V1 V2 V3 V4火山石塊的體積 V/ cm3______ _火山石塊的密度 ρ/g ·cm－11 60 65 58 66

(4)觀察表格設(shè)計(jì)，請你指出其中存在的兩處不足(相同類型的不足點(diǎn)只寫一條)

(3)4．8 6 0．8

(4)① 實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少;② V1、V2、V3、V4無單位．

點(diǎn)評 在測量易吸水的固體體積時(shí)，可以將其與互不相容的細(xì)小固體粉末進(jìn)行均勻混合，利用差值法測量體積，如測量冰糖體積時(shí)可以將其與面粉混合．

2．用天平測量固體密度

例題3 小紅在海邊拾到一塊漂亮的小石塊，她想測出小石塊的密度．小紅利用一架托盤天平、一個(gè)燒杯和適量的水設(shè)計(jì)了一個(gè)測量小石塊密度的實(shí)驗(yàn)方案，以下是她設(shè)計(jì)的部分實(shí)驗(yàn)步驟，請你按照小紅的實(shí)驗(yàn)思路，將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．

(1)用調(diào)節(jié)好的天平稱出小石塊的質(zhì)量m1;

(2)在燒杯中加滿水，用天平稱出燒杯和水的總質(zhì)量m2;

(3)____，用天平測量此時(shí)燒杯、水和石塊的總質(zhì)量為m3;

(4)已知水的密度ρ水，利用上述測量出的物理量和已知量計(jì)算小石塊密度ρ石=___．

解析 本題是只利用天平來測量小石塊的密度．小石塊的質(zhì)量m1用天平測量．在在燒杯中加滿水，用天平稱出燒杯和水的總質(zhì)量m2，然后將小石塊慢慢放入盛滿水的燒杯中，待燒杯中的水不再溢出后，溢出水的體積就是小石塊的體積，這時(shí)燒杯、水和石塊的總質(zhì)量為m3，所以小石塊體積

答案:(3)將小石塊慢慢放入盛滿水的燒杯中，待燒杯中的水不再溢出

點(diǎn)評 在沒有量筒的條件下測量液體密度時(shí)，可以利用水這一條件，從而進(jìn)行等體積測量液體體積．

3．用彈簧測力計(jì)測量液體密度

例題4 小剛同學(xué)利用彈簧測力計(jì)等器材測量液體密度．

(1)主要步驟如下:

①把塑料杯掛在彈簧測力計(jì)的掛鉤上，然后再將測力計(jì)的指針調(diào)整到零刻度線處;

②在塑料杯中裝入一定體積的水后，彈簧測力計(jì)指針的位置如圖2甲所示;

③將塑料杯中的水倒盡，再向塑料杯中注入體積相等的待測液體，彈簧測力計(jì)指針的位置如圖2乙所示．

(2)由此可知，塑料杯中待測液體重___N;密度為___kg/m3．

(3)如果小剛同學(xué)把這個(gè)彈簧測力計(jì)面板上的物理量的單位改為“kg/m3”，他改造的這個(gè)“液體密度計(jì)”的最大測量值是___kg/m3．

(4)他計(jì)算待測液體密度所依據(jù)的表達(dá)式是___．

解析 本題是利用彈簧測力計(jì)等器材測量液體密度．主要方法是把塑料杯掛在彈簧測力計(jì)下，將測力計(jì)的指針調(diào)到零刻度處，這時(shí)彈簧測力計(jì)顯示的示數(shù)就是塑料杯內(nèi)液體的重力，然后在塑料杯中分別裝入等體積水和待測液體，利用等體積法測量液體的密度，即V水=V液，×103kg/m3．而這個(gè)彈簧測力計(jì)能夠測量的最大密度值為103kg/m3

答案:(2)1．6 0．8×103;(3)2．5×103;(4)體積相等的不同物質(zhì)的質(zhì)量(重力)與密度成正比;或V水=V液時(shí)

點(diǎn)評 在將彈簧測力計(jì)改裝成液體密度計(jì)時(shí)，由液體密度表達(dá)式可知:ρ 與G成正比，即改

液液裝成密度計(jì)的表盤刻度是均勻的．

常規(guī)測量和特殊測量對比分析:常規(guī)方法和特殊方法這兩種方法在測量物體密度時(shí)各有特點(diǎn):常規(guī)方法在測量物體密度時(shí)簡單、清晰、易理解，只是在測量液體密度時(shí)容易出現(xiàn)誤差，如例1;特殊方法在測量物體密度時(shí)邏輯性較強(qiáng)、思路較清晰，可以有效解決在缺少實(shí)驗(yàn)器材的條件測量物體密度，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，具有較強(qiáng)的綜合性．

［1］楊春巖．物質(zhì)密度測量面面觀，［J］，理科考試研究，2013(16):95－96

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