密度测量面面观

江苏省宝应县山阳镇中心初级中学(225805) 侯中柱 ●

密度测量面面观

江苏省宝应县山阳镇中心初级中学(225805) 侯中柱 ●

物体密度测量是近几年中考考查的重点实验之一，其实测量物体的密度分为常规方法测量和特殊方法测量，无论是哪种测量密度的方法都是需要从题意中找出待测物体的质量和其对应的体积，利用进行计算．

常规方法;特殊方法;液体密度;固体密度

综观近几年中考考查的知识可以看出，物体密度的测量是初中物理实验的基础之一，同时也是力学实验综合的基本来源之一．对于物体密度的测量需要从密度测量的原理去考虑:测量出物体的质量、物体的体积，然后利用测量原理进行分析，这是物体密度的常规测量法，不过我们要在常规测量法的基础上培养学生多种解题的能力，即特殊测量方法，这样可以将知识进行拓展和延伸，还可以增强学生综合解题的能力，培养学生物理创新的能力．下面就常规测量法和特殊测量法进行简单分析，与大家共勉:

一、常规方法测量物体密度

例题1 小明在实验室测量盐水密度．小明先将盐水

倒入量筒，如图1甲所示，则盐水的体积为___cm3．接着小明用天平测出空烧杯的质量为30g，然后他将量筒中的盐水全部倒入烧杯，用天平测量烧杯和盐水的总质量，天平平衡时的情景如图1乙所示，则烧杯和盐水的总质量为___g．请你根据以上实验数据计算出盐水的密度为

___kg/m3．小明测出盐水的密度偏___．

解析 本题是一道常规方法测量盐水密度的实验．用量筒测量盐水的体积为30cm3，接着用天平测出空烧杯质量为m1=30g，然后将量筒中的盐水全部倒入烧杯，用天平测量其总质量为m2=63g，则盐水质量m=m2－ m1=63g－30g=33g，所以盐水密度1g/cm3=1．1×103kg/m3，由于在将量筒中盐水倒入烧杯的过程中，盐水不能全部倒干净，存在残留，所以测量出的盐水质量偏小，即测出的盐水密度偏小．

答案:30 63 1．1×103小

点评 要准确测量盐水密度，可以先测量烧杯和盐水总质量m1，然后将部分盐水倒入量筒，记下盐水体积V，最后再测量烧杯和剩余盐水质量m2，则盐水密度为ρ

二、特殊方法测量物体密度

1．常规方法测量易吸水固体密度

例题2 有一块火山石可以漂浮在水中，小王用天平、量筒和水等器材测量这块火山石的密度，实验步骤如下:

①用天平测出石块的质量为4．8g;

②向量筒中倒入V1=60mL的水;

③用细线系住石块，放入量筒，用铁丝将其压入水中足够长时间，水面到达65mL处;

④取出石块，水面降到了V3=58mL处;

⑤小王认为石块体积测量不够准确，石块的体积应该包含材质和其中空隙部分的体积，于是又向量筒中加水到60mL处，将刚才取出的石块表面吸附的水清除后，再次没入量筒的水中，此时水面到达V4=66mL处．请解答下面问题:

(1)该实验原理为___(用物理符号表示)．

(2)在步骤④中，水面未回到60mL处的原因是___．

(3)请你根据小王的实验思路，将有关数据及计算结果填入以下表格空白处．

物理量次数 火山石块的质量m/g V1 V2 V3 V4火山石块的体积 V/ cm3______ _火山石块的密度 ρ/g ·cm－11 60 65 58 66

(4)观察表格设计，请你指出其中存在的两处不足(相同类型的不足点只写一条)

(3)4．8 6 0．8

(4)① 实验次数太少;② V1、V2、V3、V4无单位．

点评 在测量易吸水的固体体积时，可以将其与互不相容的细小固体粉末进行均匀混合，利用差值法测量体积，如测量冰糖体积时可以将其与面粉混合．

2．用天平测量固体密度

例题3 小红在海边拾到一块漂亮的小石块，她想测出小石块的密度．小红利用一架托盘天平、一个烧杯和适量的水设计了一个测量小石块密度的实验方案，以下是她设计的部分实验步骤，请你按照小红的实验思路，将实验步骤补充完整．

(1)用调节好的天平称出小石块的质量m1;

(2)在烧杯中加满水，用天平称出烧杯和水的总质量m2;

(3)____，用天平测量此时烧杯、水和石块的总质量为m3;

(4)已知水的密度ρ水，利用上述测量出的物理量和已知量计算小石块密度ρ石=___．

解析 本题是只利用天平来测量小石块的密度．小石块的质量m1用天平测量．在在烧杯中加满水，用天平称出烧杯和水的总质量m2，然后将小石块慢慢放入盛满水的烧杯中，待烧杯中的水不再溢出后，溢出水的体积就是小石块的体积，这时烧杯、水和石块的总质量为m3，所以小石块体积

答案:(3)将小石块慢慢放入盛满水的烧杯中，待烧杯中的水不再溢出

点评 在没有量筒的条件下测量液体密度时，可以利用水这一条件，从而进行等体积测量液体体积．

3．用弹簧测力计测量液体密度

例题4 小刚同学利用弹簧测力计等器材测量液体密度．

(1)主要步骤如下:

①把塑料杯挂在弹簧测力计的挂钩上，然后再将测力计的指针调整到零刻度线处;

②在塑料杯中装入一定体积的水后，弹簧测力计指针的位置如图2甲所示;

③将塑料杯中的水倒尽，再向塑料杯中注入体积相等的待测液体，弹簧测力计指针的位置如图2乙所示．

(2)由此可知，塑料杯中待测液体重___N;密度为___kg/m3．

(3)如果小刚同学把这个弹簧测力计面板上的物理量的单位改为“kg/m3”，他改造的这个“液体密度计”的最大测量值是___kg/m3．

(4)他计算待测液体密度所依据的表达式是___．

解析 本题是利用弹簧测力计等器材测量液体密度．主要方法是把塑料杯挂在弹簧测力计下，将测力计的指针调到零刻度处，这时弹簧测力计显示的示数就是塑料杯内液体的重力，然后在塑料杯中分别装入等体积水和待测液体，利用等体积法测量液体的密度，即V水=V液，×103kg/m3．而这个弹簧测力计能够测量的最大密度值为103kg/m3

答案:(2)1．6 0．8×103;(3)2．5×103;(4)体积相等的不同物质的质量(重力)与密度成正比;或V水=V液时

点评 在将弹簧测力计改装成液体密度计时，由液体密度表达式可知:ρ 与G成正比，即改

液液装成密度计的表盘刻度是均匀的．

常规测量和特殊测量对比分析:常规方法和特殊方法这两种方法在测量物体密度时各有特点:常规方法在测量物体密度时简单、清晰、易理解，只是在测量液体密度时容易出现误差，如例1;特殊方法在测量物体密度时逻辑性较强、思路较清晰，可以有效解决在缺少实验器材的条件测量物体密度，培养学生分析和解决问题的能力，具有较强的综合性．

［1］杨春岩．物质密度测量面面观，［J］，理科考试研究，2013(16):95－96

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