當地空氣平均密度測量實驗及其思考

黃坤　熊鵬

1引言

人教版8年級物理教材中，對于空氣的密度的測量，僅僅通過“小資料”給出，而教材課后作業題中有一道運用空氣密度來估算一間教室內空氣質量的題目，這道題也正是2017年湖北省武漢市中考物理試題。

（2017·武漢）空氣的成分按體積計算，氮氣約占78%，氧氣約占21%，根據表1中一些氣體密度估算你所在教室里空氣的質量，合理的選項是（ ）。

A.20kg B.200kg

C.1000kg D.2.0×10⁵kg

那么，生活中空氣的平均密度到底是多少呢，能不能用所學物理知識和方法進行測量呢？

2實驗器材

醫用藥瓶（500mL）、60mL醫用注射器、電子秤（最小稱量為0.01g）。

3實驗原理

4實驗過程

（1）利用針頭和輸液管放出藥瓶內的液體（保證瓶口密封），直至放完為止。

（2）取出電子秤，打開開關，按下清零按鈕。

（3）將干燥的醫用藥瓶輕輕地放在電子秤秤盤上，讀出質量為m。

（4）取下醫用藥瓶，用注射器吸入50mL空氣迅速注入藥瓶內，再次稱量藥品質量，讀出質量為m₂。

（5）重復上述操作，進行第3次實驗，讀出質量為m₃。實驗結束，整理好器材。

（6）整理數據并進行運算，取平均值，得出最后數據。

5實驗數據記錄

實驗數據記錄見表2。

6實驗數據處理

7實驗數據分析

通過對實驗數據的分析，筆者有以下幾個方面的疑問和思考。

（1）為什么3次測量得到的數據會逐漸減小？

（2）空氣的密度是不是一定值呢？

（3）空氣的密度和什么因素有關？

通過實驗數據的分析，測量得到的空氣密度逐漸減小，主要原因是由于實驗器材的不穩定性造成的。當筆者逐次向瓶內注入空氣時，瓶內氣壓逐漸增大，而醫用注射器內部的活塞是用橡皮制成的，因此在抽出注射器針頭時，由于瓶內氣壓較大，會使注射器針管內以及活塞處存有一定量的空氣。……