第2节 固体、液体密度的测量（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

该初中物理课件聚焦固体与液体密度测量，涵盖量筒使用、实验设计（石块与盐水密度测量）、方案与误差分析及其他测量方法，通过“石头鉴别”情景导入，从工具操作到实验原理，再到方案优化，构建递进式学习支架。 其亮点在于以实验探究为主线，对比分析固体排液法与液体三种测量方案的误差，渗透科学思维中的科学论证与质疑创新，结合瑞利发现氩的科学史故事培养严谨求实态度，含参考视频辅助教学。学生通过问题驱动提升探究能力，教师可借助结构化内容高效开展实验教学。

沪科版（五·四学制） 八年级下册 第6章 密度与压强 第2节 固体、液体密度的测量 01 02 03 04 05 CONTENTS 测量密度的其他方法 测量固体和液体的密度 方案与误差分析 学习目标 1. 认识量筒，学习使用量筒的方法； 2. 学会设计实验测量固体、液体的密度； 3. 测量石块的密度； 4. 测量盐水的密度； 5. 测量密度的方案分析；误差分析； 6. 测量密度的其他方法。 重点难点 教学重点： 1.学习使用量筒的方法； 2.测量固体、液体的密度； 3.测量密度的其他方法。 1.实验设计；方案分析、步骤优化、误差分析等； 2.测量固体、液体的密度的综合应用。 教学难点： 图 6-2-1是一些不同类型的石头，专业人员一般可以通过颜色、光泽、硬度等方面的差异对它们进行鉴别，但没有相关经验的人就很难通过这些方法区分它们。 测量密度也是帮助人们区分它们的一种方法。那么如何测量一种物质的密度呢？ 情景引入 PART ONE 测量固体和液体的密度 在实验室中，我们通常可以先分别测量出固体或液体的质量和体积，然后通过计算求出它们的密度。 外形规则的固体的体积可以通过测量长、 宽、高等数据计算出来，液体的体积可以用量筒或者量杯等来测量。 探究新知 2．量筒上的标度与读数 单位： 毫升 mL(ml) 1mL=1cm3 升（L） 1L=1000mL 最大测量值：常用100mL，200mL 分度值： 1mL、 2mL、5mL 1．量筒是测液体体积的工具 学生实验 测量固体和液体的密度 观察量筒 1.使用量筒前,要认清量筒的量程和分度值,在测量前应根据被测物体的尺度和测量精度的要求来选择合适的量筒。 量程：0~100ml 分度值：1ml 2.倒入液体时，左手握住量筒，使其略微倾斜，右手拿烧杯，使杯口紧贴量筒口，让液体缓缓流入。 3. 待附着在量筒内壁上的液体流下后才能读数。读数时，应将量筒放置在水平桌面上，视线与量筒内凹液面的最低处或凸液面的最高处相平。 学习使用量筒 1．实验原理 2．测量对象： 盐水 石块 测量原理与方案 3. 实验方案：分别测量固体和液体的质量和体积，再根据密度的定义 计算密度。 石块和盐水的质量可用电子天平测量，盐水的体积可用量筒测量。对于外形不规则且体积较小的石块，可在量筒中加入适量的水，再将石块浸没于水中，通过量筒中水面的高度变化，计算石块的体积。 本实验要用到电子天平、量筒、待测石块、细线、烧杯、水、待测盐水等。 实验装置与方法 排液法：先把适量的水倒入量筒中，测量出此时水的体积V1，再把固体用细线系着，轻轻放入水中，直到固体完全浸没，测量出此时的水和固体的总体积V2，固体的体积V=V2-V1。 解释：排液法测体积 12 1 ．小晋在公园里捡到一块形状不规则的小石块，想测量它的体积。于是，用量筒测量小石块的体积。测量时，如图所示，下列说法中正确的是 ( ) A ．加水时水面可以超出 40mL B ．必须将量筒拿起来读数 C ．读数时的视线是正确的 D ．小石块的体积为 15cm3 C 练一练 1.用电子天平测出小石块的质量 m石。 2. 在量筒内倒入适量的水，测出水的体积 V1。 3. 用细线拴好石块，慢慢放入量筒中，直到石块全部被水浸没，测出石块和水的总体积 V2 。将所有数据记录在表 6-2-1中。 实验操作与数据收集 实验一 测量石块的密度 石块的质量 m石 /g 放入石块前水的体积 V1/cm3 放入石块后石块与水的 总体积V2/cm3     表6-2-1 数据记录表 数据处理 石块的体积 V石 = V2 -V1 =__________； 石块的密度 实验结论 石块的密度为_____________。 (1)该实验的原理是 。 (2)小明记录了相关实验数据：金属块质量为 33. 10 克，金属块体积为12厘米 3；并计算出本次实验的金属块密度约为 2.76 克/厘米 3 。你认为小明的这次实验过程是否合理，请说明理由。 (3)请你给出一个更合理的实验过程，并根据上述的测量数据计算金属块的密度ρ金属。 1 ．小明做“测量金属块的密度”实验，先把电子天平放置在水平桌面上，后续的实验场景如图所示。 练一练 （2）由步骤（c）到步骤（d），金属块上沾有水，使得测量的金属块的质量偏大，由公式 知，金属块密度偏大，故这次实验过程不合理。 （3）步骤（b）到步骤（c）得金属块的质量 金属块的密度 实验二 测量盐水的密度 实验操作与数据收集 1. 用电子天平测出量筒的质量m1。 2. 在量筒内倒入适量的盐水，测出盐水的体积V盐水。 3. 用电子天平测出量筒和盐水的总质量m2。将所有数据记录在表6-2-2中。 量筒的质量 m1/g 量筒和盐水的总质量 m2/g 盐水的体积V盐水 /cm3     表6-2-2 数据记录表 数据处理 实验结论 盐水的质量 m盐水= m2-m1=__________ ； 盐水的密度 盐水的密度为_____________。 参考视频（托盘天平为例） 1.测量固体密度和液体密度的方法有何异同? 2.蜡块等物体会浮于水面，如何测量这类物质的密度？ 交流小结 测量固体密度是采用“体积差法”；测量液体密度是用“质量差法”。 也可从其他方面阐述。 ①.针压法：用细针将蜡块压入量筒的水中，此时水面上升的体积即为蜡的体积。 ②.重物法：将蜡块与重物（如金属块）捆绑后浸没，测得总体积V总，再单独测量重物的体积V物，V蜡块=V总-V物。 1 ．学习密度知识后，小明同学用天平和量筒测量酸奶密度： (1)他用 测得空烧杯的质量 m0，接着把酸奶倒入烧杯中，测得烧杯和酸奶的总质量 m1 ，然后把烧杯中的酸奶全部倒入 中，测得酸奶的体积是 V，则酸奶的密度ρ = （用字母表示）。 (2)你认为小明测得的酸奶密度值 （选填“偏大”或“偏小”），说明理由： 。 调节好的天平 量筒 偏大 将酸奶倒入量筒中会有部分残留在烧杯中，使测量的体积偏小 练一练 PART TWO 方案与误差分析 形状不规则固体的体积如何测量？ Ⅰ、排液法：先把适量的水倒入量筒中，测量出此时水的体积V1，再把固体用细线系着，轻轻放入水中，直到固体完全浸没，测量出此时的水和固体的总体积V2，固体的体积V=V2-V1。 测量不规则的固体体积方案 24 如果要测量的不规则物体体积过大，无法浸入现有量筒之内，你有什么办法测量它的体积？ Ⅱ、溢杯法:将物体浸入盛满水的容器内，同时将溢出的水接到量筒中，读取溢出水的体积数值便是该物体的体积； 如果现有量筒一次仍不能盛取溢出的水，可慢慢将物体浸入，并多次盛接和读取数据，最后相加得到物体的体积。 25 会漂浮的形状不规则固体（如石蜡）的体积如何测量？ Ⅲ、沉坠法（配重法）：将被测固体和能沉入水中的重物用细线系在一起，重物在下，被测固体在上；提着细线，只将重物浸没水中，测量出量筒中水和重物的体积V1；再将固体和重物同时浸没水中，测量出量筒中水、重物和固体的体积V2；被测固体的体积V=V2-V1。 26 会漂浮的形状不规则固体（如石蜡）的体积如何测量？ Ⅳ、针压法（压入法）：用细长针把被测固体压入量筒的水中，使其完全浸没。 27 实验：测量盐水的密度 （1）测量盐水的密度 以下有三个测量盐水密度的方案，想一想，哪个方案设计得最合理？方案不合理的原因是？ 测量液体的密度方案 28 方案一： ①用天平测出空烧杯的质量m1； ②向烧杯中倒入适量的盐水，用天平测出烧杯和盐水的总质量m2； ③将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，测出盐水的体积V。 盐水的密度：ρ= 29 不合理；这种做法存在很大的误差，盐水倒入量筒后，仍然有一部分盐水残留在烧杯内壁，导致量筒测量的盐水体积偏小，计算出的盐水密度偏大。 30 方案二： ①把适量的盐水倒入量筒中，测量出量筒中盐水的体积V； ②用天平测量出空烧杯的质量m1； ③把量筒中的盐水全部倒入烧杯，用天平测量出烧杯和盐水的总质量m2。 盐水的密度：ρ= 31 不合理；这种做法存在很大的误差，盐水倒入烧杯后，仍然有一部分盐水残留在量筒内壁，导致测量的盐水质量偏小，计算出的盐水密度偏小。 32 方案三： ①把适量的盐水倒入烧杯中，用天平测量出烧杯和盐水的总质量m1； ②把烧杯中的盐水倒一部分进入量筒中，测量出量筒中盐水的体积V； ③用天平测量出烧杯和剩余盐水的质量m2。 盐水的密度：ρ= 方案三最合理。 33 PART THREE 测量密度的其他方法 密度测量在日常生活中有着重要作用。 除了通过测量物体的质量和体积得到密度外，还可以通过与其他物质的密度进行比较来测量密度。中国古代的“莲管之法”（图 6-2-3 ） 就是将卤水倒入竹管中，利用管中的莲子在卤水中浮沉的情况来反映卤水的密度。 现代的液体密度计（图 6-2-4）可以直接测量一些液体的密度：将液体密度计放入待测液体中，待其静止时，液面所对应的刻度即为待测液体的密度。 为了满足实验研究、工业生产等领域实时监控的需求，往往利用振动、超声波、射线等手段间接测量密度。这些方法测量更加快捷方便，有助于开展实验研究和指导工业生产，提高效率. 1892 年，英国物理学家瑞利（J. W. Rayleigh ，1842—1919）在精确测量用两种不同方法制取的氮的密度时产生了困惑。他采用的第一种 方法是去除空气中已知的其他成分来制取氮，第二种则是从液氨中通过化学反应制取氮。第二种方法制得的氮的密度比第一种方法制得的氮的密度小约千分之一。他没有忽视这微小的差异，而是对此开展了深入研究。后来他与一位化学家合作，于1894 年在从空气中取得的氮中分 离出了另一种当时还不知道的气体——氩。因为氩的密度比较大，所以第一种方法测得的氮的密度才会更大一点。瑞利因为这个发现获得了1904 年的诺贝尔物理学奖。 这个发现体现了精确测量在科学实验中的重要性，而更重要的是反 映了科学家们严谨求实的科学精神！ 科学与人文 1 ．在进行测量之前，首先要根据被测量的量选择合适的器材，小明想测量 240mL 的水，则下列量筒（量筒的局部图）中最合适的是 ( ) A． D． C． B． C 课堂练习 2 ．以下是小芳在测盐水密度时的实验步骤，排序最合理的是 ( ) ①用天平称出空烧杯的质量 ②用天平称出盐水和烧杯的总质量 ③将盐水全部倒入量筒中测出盐水的体积 ④算出量筒中盐水的质量 ⑤根据密度ρ= 算出盐水的密度ρ A ．④②①③⑤ B ．①④③②⑤ C ．②③①④⑤ D ．③②①④⑤ C 3．为测定某种矿石的密度，先用天平测量出一小块矿石的质量为 35.2g，然后在量筒中倒入30mL的水（如图甲所示），再将矿石浸没在水中，此时水面如图乙所示，眼睛应该在 ___ （选填“a”“b”或“c”）位置再次读数，根据测量结果可知，该矿石的密度为 g/cm3。 b 3.52 4 ．对比“探究物质质量与体积的关系”和“测定物质的密度”两个实验，实验所用器材及所需要测量的物理量 （选填“相同”或“不同”）。其中“探究物质质量与体积的关系”实验中多次实验的目的是 ；“测定物质的密度”实验的实验原理是 。 相同 得到普遍规律 A ．矿石的体积为80cm3 B ．小明测得矿石的密度为2.5 × 103 kg / m3 C ．图甲中矿石排开水的质量为 80g D ．按以上操作，测得矿石的密度会偏大 5．在实验室里测量-形状不规则、体积较大的矿石的密度，先用天平测出矿石的质量为 200g，接着按如图甲、乙、丙的顺序测其体积，下列判断错误的是 ( ) D 6．下面是某同学测量木块密度的实验步骤： ①用天平测量出木块的质量，记作 m； ②在量筒中倒入适量的水，记下量筒中水的体积 V1； ③把一块大小合适的石块用细线拴好，浸没在盛有水的量筒中，测量出石块和水的总体积V2。 ④取出石块，用细线把石块和木块拴在一起，然后一起浸没在水中，记作 V3。 ⑤根据测得的数据计算得到木块的密度为（用上面给出的字母表示） ； 上述步骤中，多余的步骤为 。 ② 7 ．小唐同学在测量某种液体的密度时，先测出液体及烧杯的总质量（如图甲），然后将烧杯中的液体倒入量筒（如图乙），再测出此时烧杯的质量（如图丙）。下列说法正确的是( ) A ．量筒中液体的质量是 154.2g B ．量筒中液体的质量是 114.2g C ．量筒中液体的体积是 40mL D ．被测液体的密度是3.86g / cm3 C 8．小明测量盐水的密度，设计了如下方案： ①用天平测出空烧杯的质量m0 ； ②向烧杯中倒入适量盐水，用天平测出烧杯和盐水的总质量m1 ； ③将烧杯中的盐水倒入量筒中，测出盐水的体积 V； ④利用公式，求出盐水的密度 p 。 此实验的原理是 ，利用所测物理量表示盐水密度的表达式 p = 。该方案会使密度测量结果 。（A ．偏大 B ．偏小） A 课堂小结 1．按要求填空： (1)小明测小石块的密度，如图甲乙所示，小石块的质量为 g。小石块的密度为 g/cm3。 (2)小明又想测出家里某个小饰品的密度，她找到家里的电子秤，称出饰品的质量是 212g ， 又借助细线、水、玻璃杯，测出了饰品的体积，她的实验步骤如图丙、丁，则饰品的密度为 g/cm3。 41.4 2.3 5.3 布置作业 (1)该实验的原理是 。 (2)小闵根据图（a）（b）（c）（d）的现象计算得出金属块的密度，小航提出建议可省去图（d）实验过程，直接根据（a）（b）（c）现象计算得出金属块的密度。你认为哪位同学的方案合理，请说明理由。 (3)根据合理的方案计算得出金属块的密度为 千克／米 3。 2 ．小闵和小航做“测量金属块的密度”实验，先把电子天平放置在水平桌面上，后续的实验场景如图所示。 （2）小闵实验方案中图（d）直接测量金属块质量m= 33.10g ，此时的金属块是从水中取出的，因金属块沾水（图b、c中金属块从量筒取出会沾水）导致质量测量偏大的问题，数据不准确。小航方案中根据（a）（b）（c）计算质量，需用（c）中“量筒 + 水 + 金属块”总质量减去（b）中“量筒 + 水”质量得到金属块质量，计算出的金属块质量准确，密度结果准确。 所以小航的方案合理，可避免金属块沾水对质量测量的影响。 （3）由图（b）（c）可知，金属块的质量m=134.40g-102.00g=32.40g，由图（b）量筒示数V1= 15mL，图（c）量筒示数V2 = 27mL，根据排水法，金属块体积 则金属块的密度 3 ．汽车的某个钢制零件若用强度更高的钛合金材料代替，可减小该零件的质量。 (1)某小组同学通过实验测量了某钛合金块的密度。 ①先用 测出该钛合金块的质量为 90g； ②如图（a）所示，在量筒中倒入适量的水，读出此时水的体积，三位同学的读数情况如图所示，其中 （选填“A”或“B”或“C”）同学读数方法正确，此时水的体积 为 cm3 ； ③如图（b）所示，用细线系住钛合金块浸没在水中，则钛合金块的体积为 cm3 ； ④通过计算，可得该钛合金块的密度为 g/cm3 。 天平 B 60 20 4.5 (2)汽车的某个钢制零件体积为，质量为400g。若改用钛合金材料制作体积相同的该零件，则质量会减少 g。 175 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $