密度測量面面觀

江蘇省寶應縣山陽鎮中心初級中學(225805) 侯中柱 ●

密度測量面面觀

江蘇省寶應縣山陽鎮中心初級中學(225805) 侯中柱 ●

物體密度測量是近幾年中考考查的重點實驗之一，其實測量物體的密度分為常規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量和其對應的體積，利用進行計算．

常規方法;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驗的基礎之一，同時也是力學實驗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:測量出物體的質量、物體的體積，然后利用測量原理進行分析，這是物體密度的常規測量法，不過我們要在常規測量法的基礎上培養學生多種解題的能力，即特殊測量方法，這樣可以將知識進行拓展和延伸，還可以增強學生綜合解題的能力，培養學生物理創新的能力．下面就常規測量法和特殊測量法進行簡單分析，與大家共勉:

一、常規方法測量物體密度

例題1 小明在實驗室測量鹽水密度．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量，天平平衡時的情景如圖1乙所示，則燒杯和鹽水的總質量為___g．請你根據以上實驗數據計算出鹽水的密度為

___kg/m3．小明測出鹽水的密度偏___．

解析 本題是一道常規方法測量鹽水密度的實驗．用量筒測量鹽水的體積為30cm3，接著用天平測出空燒杯質量為m1=30g，然后將量筒中的鹽水全部倒入燒杯，用天平測量其總質量為m2=63g，則鹽水質量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量偏小，即測出的鹽水密度偏小．

答案:30 63 1．1×103小

點評 要準確測量鹽水密度，可以先測量燒杯和鹽水總質量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量m2，則鹽水密度為ρ

二、特殊方法測量物體密度

1．常規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，實驗步驟如下:

①用天平測出石塊的質量為4．8g;

②向量筒中倒入V1=60mL的水;

③用細線系住石塊，放入量筒，用鐵絲將其壓入水中足夠長時間，水面到達65mL處;

④取出石塊，水面降到了V3=58mL處;

⑤小王認為石塊體積測量不夠準確，石塊的體積應該包含材質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，此時水面到達V4=66mL處．請解答下面問題:

(1)該實驗原理為___(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)請你根據小王的實驗思路，將有關數據及計算結果填入以下表格空白處．

物理量次數 火山石塊的質量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)觀察表格設計，請你指出其中存在的兩處不足(相同類型的不足點只寫一條)

(3)4．8 6 0．8

(4)① 實驗次數太少;② V1、V2、V3、V4無單位．

點評 在測量易吸水的固體體積時，可以將其與互不相容的細小固體粉末進行均勻混合，利用差值法測量體積，如測量冰糖體積時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、一個燒杯和適量的水設計了一個測量小石塊密度的實驗方案，以下是她設計的部分實驗步驟，請你按照小紅的實驗思路，將實驗步驟補充完整．

(1)用調節好的天平稱出小石塊的質量m1;

(2)在燒杯中加滿水，用天平稱出燒杯和水的總質量m2;

(3)____，用天平測量此時燒杯、水和石塊的總質量為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，這時燒杯、水和石塊的總質量為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

點評 在沒有量筒的條件下測量液體密度時，可以利用水這一條件，從而進行等體積測量液體體積．

3．用彈簧測力計測量液體密度

例題4 小剛同學利用彈簧測力計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的掛鉤上，然后再將測力計的指針調整到零刻度線處;

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

(4)他計算待測液體密度所依據的表達式是___．

解析 本題是利用彈簧測力計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下，將測力計的指針調到零刻度處，這時彈簧測力計顯示的示數就是塑料杯內液體的重力，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．而這個彈簧測力計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的質量(重力)與密度成正比;或V水=V液時

點評 在將彈簧測力計改裝成液體密度計時，由液體密度表達式可知:ρ 與G成正比，即改

液液裝成密度計的表盤刻度是均勻的．

常規測量和特殊測量對比分析:常規方法和特殊方法這兩種方法在測量物體密度時各有特點:常規方法在測量物體密度時簡單、清晰、易理解，只是在測量液體密度時容易出現誤差，如例1;特殊方法在測量物體密度時邏輯性較強、思路較清晰，可以有效解決在缺少實驗器材的條件測量物體密度，培養學生分析和解決問題的能力，具有較強的綜合性．

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

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