2023年中考物理复习《测定固体密度的多种方法》

测定固体密度的多种方法 一、用天平测定固体密度 木块这种物质的特点是，质量容易测量或者表示，但是体积不好处理，因为木块总是自由漂浮的。如果想获得木块的体积，需要让木块完全浸没到水中。 可以使用“针压法”，用细针把木块压下去。 也可以使用“坠沉法”，用密度更大质量更大的重物把木块坠入水中。这个方法相对考的多一些。 用浮力法测定固体密度，利用的核心逻辑就是： 我们先计算质量，再计算体积。然后二者相比，得到密度。 如果测量工具只有天平，所给的物体往往是铁球这类密度较大可以下沉到底部的物质。 对于天平的使用，我们可以借助几个场景理解一下里面的逻辑。 这种逻辑，总结为两个字来理解就是：“系统”。我们要用系统的眼光来看待被分析的物体。也就是说，要先学会判断谁和谁可以看做一个整体。 原本是烧杯和烧杯内的冰，作为一个完整的系统，压在了支持面上，当往冰面上放置一个重物m 时，系统对支持面增加的压力就等于mg。当给重物施加一个比较小的拉力F，此时的系统对支持面的压力和没放重物前相比增加了mg-F。 这里的关键是，把最开始的烧杯和烧杯的内容物看作是系统。 我们切换到液体状态来理解。 ( 细线悬挂小球，使铁球悬浮在液体中，不接触容器壁 把烧杯和水看作最初的系统，带有细线的小球就是外来物 …… ) ( F 浮 = G － F 拉 G F 拉 F 浮 系统对支持面的压力增加量为 Δ F = G － F 拉 ，这个 G － F 拉 大小恰好为 F 浮 Δ F = G － F 拉 = F 浮 = ρ 液 gV 排 ) ( 系统对托盘的压力变化量 ΔF = m 2 g － m 1 g （ m 2 － m 1 ） g = F 浮 = ρ 液 g V 排 ) 单独测出小球质量m0 通过这个推导，我们大致可以下一个小结论： 如果是用天平来测一个固体密度，那么密度表达式极大概率会是下列的形式： 【举一反二的时刻】 如果是用天平来测漂浮的木块呢？ 首先说结论，表达式基本也是这样的： 有区别的地方在于获得体积的环节，都是要保证物体完全浸没到液体中，此时的浮力分别来分析。 对于下沉的物体： 浮力=重力-拉力 对于漂浮的物体： 浮力=重力+压力 相对于“原来的系统”而言，系统对支持面的压力增加量都是此刻的浮力大小。通过浮力公式来把排开液体体积表示出来。 ( 细 针压木块 ，使 木块浸没 在液体中，不接触容器壁 把烧杯和水看作最初的系统， 被 细 针压着 的小 木块 就是外来物 …… F 浮 = G + F 压 G F 浮 F 压 系统对支持面的压力增加量为 Δ F = G + F 压 ，这个 G + F 压 大小恰好为 F 浮 Δ F = G + F 压 = F 浮 = ρ 液 gV 排 ) ( m 2 g － m 1 g 就是对托盘的压力变化量 这个压力变化量大小为 F 浮 （ m 2 － m 1 ） g = F 浮 = ρ 液 gV 排 ) 单独测出小木块质量m0 所以只要是用天平测固体，答案的形式不变。 【举一反三的时刻】 如果是用天平来测水以外的测液体密度呢 ？ 核心思想就是同一个物体，完全浸没在不同液体中，排开液体的体积不变，因为此时排开液体体积都等于自身体积…… 我们用第一种液体表示一下排开液体体积，再用第二种液体表示一下排开液体，让两个排开液体体积相等，就可以用已知的液体密度表示另一种未知的液体密度。 原理已经讲过了，大家可以自行尝试写一下。 二、用量筒测定固体密度 总结一下规律：木块靠漂浮表达出（重力）质量，靠压或者拉拽至浸没状态表达出体积，而且相比获得密度表达式；金属靠和别的漂浮物一起漂浮表达出（重力）质量，通过自己浸没表达出体积，而且相比获得密度表达式。 用浮力法测定固体密度，利用的核心逻辑就是： 我们先计算质量，再计算体积。然后二者相比，得到密度。 如果测量工具只有量筒或者量杯，所给的物体往往是木块这类密度较小可以漂浮在液面的物质。 这个时候利用漂浮情况下浮力等于重力，很容易得出木块的质量。 ( F 浮 = ρ 液 gV 排 = ρ 液 g （ V 2 － V 1 ） G = m 木 g F 浮 = G ρ 液 g （ V 2 － V 1 ）= m 木 g 得到： m 木 = ρ 液 （ V 2 － V 1 ） 关于体积的问题： V 2 =原来水的体积（也就是 V 1 ）+ 木块浸入水中的体积（也就是 V 排 ）