中考復(fù)習(xí)中有關(guān)“測量物質(zhì)的密度”

摘要：密度的測量是初中物理實(shí)驗(yàn)中的基本技能要求，在中考復(fù)習(xí)中具有舉足輕重的位置。看似簡單的質(zhì)量與體積的測量，從最基本的要求入手，結(jié)合初中階段所學(xué)的其他知識(shí)，卻能很好的連接起后面的壓強(qiáng)、浮力，杠桿的知識(shí)，對(duì)中考的復(fù)習(xí)起到一個(gè)極佳的橋梁作用。

關(guān)鍵詞：密度；天平；量筒；水

一、基本的密度測量

用天平測得物體的質(zhì)量，借助刻度尺測量規(guī)則物體的體積；借助量筒用排水法測量不規(guī)則物體的體積。利用公式 得到被測物體的密度。這是最基本的密度測量。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的變化由儀器中缺少天平或量筒、物體不能沉入水中，物體具有吸水性等因素而展開。極大地拓展了學(xué)生的思維。

例一：測定密度比水小的石蠟的密度。該實(shí)驗(yàn)中，因蠟的密度小于水，不能直接沒入水中，考察學(xué)生如何解決體積的測量。石蠟的體積測量在排水法的基本前提下，借助于針壓法和重物法進(jìn)行體積的測量。如下圖

例二：沒有量筒時(shí)測合金體的密度。現(xiàn)有器材如下：一架天平帶砝碼，燒杯，裝滿水的溢水杯，細(xì)線，足量的水。此次測量使用等量替代法：用等體積的水替代合金的體積。這里有兩種方法。（1）用天平測出合金和空燒杯的質(zhì)量分別為m1和m2；把合金用細(xì)線系好，輕浸沒入盛滿水的溢水杯中，溢出一部分水，用燒杯接住，測出燒杯和水的總質(zhì)量為m3；

合金的密度為m1 ρ水/（m3-m2）。

（2）用天平稱出待測合金的質(zhì)量為m合；用天平稱出盛滿水的溢水杯的總質(zhì)量為m1；把合金用細(xì)線系好，輕浸入盛滿水的溢水杯中，溢出一部分水。

用天平稱出合金，溢水杯和剩余水的總質(zhì)量m2。

合金的密度是m合ρ水/ （m1+m合-m2）

這兩種方法中，第二種方法學(xué)生寫出表達(dá)式相對(duì)較難，老師在講解過程中要引導(dǎo)學(xué)生尋找替代的那部分水的體積。

例三：測量吸水的火山石的密度（將水換成沙；物體吸滿水）

① 用天平測出石塊的質(zhì)量m；

② 向量筒中倒入體積為V1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（吸滿水的過程），④ 取出石塊， 又向量筒中加水到v1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)V2處。

二、利用壓強(qiáng)、浮力，杠桿的知識(shí)測量物體的密度。

在復(fù)習(xí)質(zhì)量與密度這一章節(jié)時(shí)，在經(jīng)過上面的復(fù)習(xí)后，再進(jìn)一步將學(xué)生的思維擴(kuò)展，聯(lián)系壓強(qiáng)、浮力、杠桿的知識(shí)解決同樣缺少天平或量筒、物體不能沉入水中的密度測量。

例一：測量醬油的密度（液體壓強(qiáng)）。

方法一：器材：玻璃管（一端蒙有橡膠膜）、刻度尺、水、水槽

方法：水槽內(nèi)裝有一定量的水；將蒙有橡皮膜的一端的玻璃管豎直插入水槽中一定深度，觀察到橡皮膜向上突起，用刻度尺測出此時(shí)水面到玻璃管底的深度h1，將醬油緩慢倒入管內(nèi)，直至橡皮膜重新恢復(fù)水平，測出此時(shí)管內(nèi)醬油的深度h2.

原理：橡皮膜受到的水對(duì)它向上的壓強(qiáng)和醬油對(duì)它向下的壓強(qiáng)相等時(shí)，橡皮膜恢復(fù)平直。即有P水=P醬。 ； 。

方法二：適用于不溶于水的液體的密度（液體壓強(qiáng)、連通器原理）。連通器（U型管），刻度尺，水、油。

步驟：在U型管中倒入水，從另一側(cè)倒入待測液體，測出兩邊管中液面到兩種液體交界面的深度，分別為h水和h液，由P水=P液。 ，

例二：測量密度小于水的石蠟的密度（利用浮力）。用量筒、水、細(xì)鐵絲測量石蠟的密度。

方法：量筒中裝入適量的水，讀出水的體積V1；將石蠟輕輕放入水中，石蠟漂浮在水面上，讀出此時(shí)量筒內(nèi)水面顯示的體積V2；用細(xì)鐵絲將石蠟壓沒入水中，讀出此時(shí)水面顯示的體積V3。原理：石蠟漂浮時(shí)，石蠟所受的浮力等于石蠟的重力。

G石=G水= ，則 。

例三：測量密度大于水的物體的密度（利用浮力）。利用彈簧測力計(jì)、水、容器、細(xì)線，測石塊的密度。

方法：用細(xì)線將石塊系好，掛在彈簧測力計(jì)上，測出石塊的重力G1，容器內(nèi)裝適量的水，用彈簧測力計(jì)將下掛石塊浸沒入水中，讀出測力計(jì)的示數(shù)G2。

思路：測力計(jì)兩次示數(shù)之差即為浮力，由此得到物體的體積。

F浮=G1-G2=

例四：現(xiàn)有器材如下：一架天平帶砝碼，燒杯，細(xì)線，足量的水。

測量一塊合金的密度（利用壓力、浮力）由一道選擇題變化而來。

步驟：首先用天平測出物體的質(zhì)量m0，然后在小燒杯中裝入一定量的水，用天平測出燒杯和水的總質(zhì)量m1，再用細(xì)線將物體系好后，用手提著細(xì)線使物體浸沒在此燒杯的水中（水無溢出且物體不接觸燒杯），此時(shí)天平平衡時(shí)測量值為m2。這種測量方法與前面提到的基本密度測量例二相似，但需要學(xué)生考慮的卻是天平盤受到的壓力。F=m2g=m1+mo-F拉（F拉為細(xì)繩對(duì)物體的拉力），而mo-F拉為F浮，有F浮=（m2-m1）g，即

以上這些測量物體密度的方法在復(fù)習(xí)的過程中，可以通過給出器材，要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步驟，還可以結(jié)合相關(guān)題目計(jì)算，選擇題進(jìn)行題型訓(xùn)練。真正調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使初中物理力學(xué)部分的復(fù)習(xí)達(dá)到較好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]初中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考[J].周海兵.基礎(chǔ)教育研究. 2016（24）

作者簡介：郭曉春（1975.7—）女，湖北武漢人，大專，中教一級(jí)，中學(xué)物理教學(xué)探討。