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

第6章 密度与压强 八年级下册•沪科版 五四•学制 大型客机是重要的现代交通工具，C919 大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机，彰显我国工业技术的整体水平。飞机的研制涉及材料的密度和流体的压强等问题。本章我们将学习密度和压强的相关知识。 通过本章内容的学习，你将了解液体压强和大气压强，理解密度和压强等基本概念，知道流体压强与流速的关系；学会测量固体和液体密度的基本方法；经历探究影响液体压强因素的过程；了解密度与压强知识在日常生活中的具体应用；初步建立物质观念。 第2节 固体、液体密度的测量 致老师同学 视频资源 制作 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了 高质量编辑，故资源比较大，课件大小约70MB. 视频资源 清单 ①视频演示—《量筒的使用》 ②演示实验—《用托盘天平和量筒测量小石块的密度》 ③演示实验—《用托盘天平和量筒测量盐水的密度》 第2节 固体、液体密度的测量 导入新课 那么如何测量一种物质的密度呢？ 第2节 固体、液体密度的测量 图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。 量筒 01 测量石块的密度 02 测量盐水的密度 03 课堂总结 04 课堂练习 05 目录 第2节 固体、液体密度的测量 一、量筒 第2节 固体、液体密度的测量 一、量筒 1. 观察量筒 （1）量筒的用途 量筒是测量液体体积的工具，也可以利用排开液体的体积测量形状不规则的固体的体积。 如图所示，量筒上下粗细一样，量筒壁上的刻度线分布均匀。 一、量筒 （2）量筒的最大测量值与分度值 观察量筒的标度单位、最大测量值和分度值。 ①单位：量筒上的标度单位是毫升（mL）。 1毫升（mL）=1厘米3 （cm3） ②量筒的最大测量值 最上面的刻度线指示的数值即为最大测量值，该量筒是50mL。 ③量筒的分度值 量筒上相邻两条刻度线之间的体积值为量筒的分度值。该量筒的分度值是1mL。 一、量筒 （3）量筒的使用方法 ①选：在测量前应根据被测的体积（一次性完成测量比较好）和测量精度的要求来选择合适的量筒，使用前首先要观察量筒的单位标度、量程和分度值。 ②倒：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。 一、量筒 丙 ③读：量筒内的液面大多数是凹液面（如图甲所示水、煤油等形成的液面），也有的液面是凸液面（如图乙所示的水银面）。读数时，视线一定要与液体凹液面的最低处或凸液面的最高处相平。 俯视或仰视的读数均不准确。若俯视（图a），读数会偏大。若仰视（图c），读数会偏小，如图所示。 甲 乙 一、量筒 ①将适量的水倒入量筒内，读出水的体积V1（图甲）； ②将待测小石块用细线拴住，轻轻地浸没于量筒内的水中； ③读出水面上升后的总体积V2（图乙）； ④计算被测石块的体积： V1 甲 乙 V2 “适量”意思是指： 水量不能过多，以免放入物体后有水溢出；水要浸没物体。 2. 用量筒测量小石块体积的方法（排水法） V＝V2-V1 ＝45cm3-30cm3=15cm3 一、量筒 方法一 ①用细线将小铁块和石蜡拴住（蜡块上，铁块下），先将小铁块浸没量筒水中，读出液面对应刻度为V1； ②将它们共同浸没在量筒水中，读出液面对应刻度为V2； 计算石蜡的体积： 3. 用“助沉法”测量在水中不能下沉的物体体积的方法 V＝V2－V1 一、量筒 方法二 ① 向量筒内倒入适量的水，读出体积为V1 （甲图）； ② 用细针将石蜡浸没在量筒水中，读出液面对应刻度为V2 （乙图）； 计算石蜡的体积： 3. 用“助沉法”测量在水中不能下沉的物体体积的方法 V＝V2－V1 V1 V2 一、量筒 视频演示——《量筒的使用》 一、量筒 【例题1】如图所示的仪器名称叫做_______，它的分度值为______，所测量液体的体积为_______，量筒读数正确的是_____（选填“甲”、“乙”或“丙”）。 乙 【解析】图中仪器是一量筒，它的量程为0~100毫升，最小分度值为1毫升；刻度线对准60，所以所测液体的体积是60毫升；量筒读数正确的是视线与凹液面底部相平，故乙读数正确。 量筒 1mL 60cm3 二、测量石块的密度 第2节 固体、液体密度的测量 二、测量石块的密度 【实验原理】分别测量金属块的质量和体积，再根据密度的定义 计算密度。 【实验器材】 电子天平、量筒、待测金属块、细线、烧杯、水。 量筒 水 天平 待测石块与细线 二、测量石块的密度 【实验操作与数据收集】 （1）用电子天平测出石块的质量m石。 （2）在量筒中放入适量的水，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中。 二、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 86.2 20 44 （4）实验数据 （1）石块的体积V石=V2-V1= 44cm3-20cm3=24cm3 【数据处理】 （2）石块的密度 【实验结论】 石块的密度为___________。 二、测量石块的密度 （1）能不能先测量小石块的体积，然后测量它的质量？ 【分析】不能先测量小石块的体积。因为小石块从水中取出时沾有一些水，再测量它的质量时会变大，根据ρ＝m/V可知，导致密度的测量值偏大。 【讨论交流 】 二、测量石块的密度 （2）测量小石块的体积时，能不能先测量小石块和水的总体积，再测量水的体积？ 【讨论交流】 【分析】不能先测量小石块和水的总体积，再测量水的体积。若先测量小石块和水的总体积V总（图甲），取走小石块后量筒中水的体积为V乙，则小石块的体积V石=V总-V乙，因为从水中取走小石块时沾有一些水，测量剩余水的体积V乙会偏小，会使被测小石块的体积V石偏大，根据ρ＝m/V可知，导致密度的测量值偏小。 视频演示——《用托盘天平和量筒测量小石块的密度》 二、测量石块的密度 【例题2】 小华在做测石块的密度实验，测量过程如图所示，则石块的质量是_____克，体积是____厘米3，密度为________千克/米3。在获得一组数据后继续多次实验，其目的是___________ 。 23.6 10 减小误差 二、测量石块的密度 【解析】由图可知，石块的质量为m=23.6g 量筒的分度值为2mL，石块的体积为V=40cm3-30cm3=10cm3 石块的密度为 石块的密度是定值，多次测量取平均值可以减小误差。 2.36×103 【例题3】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。 （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 克／厘米3。 见解析 2.7 二、测量石块的密度 【解析】（1）测量密度的实验原理是ρ=m/V，即通过测量物体的质量m和体积V，计算出物体的密度ρ。 （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= 15 cm3，图（c）量筒示数V2 = 27 cm3，根据排水法，金属块体积 V=V2-V1=27cm3-15cm3=12cm3 则金属块的密度 二、测量石块的密度 三、测量盐水的密度 第2节 固体、液体密度的测量 三、测量盐水的密度 【实验目的】测量盐水的密度。 【实验原理】分别测量盐水的质量和体积，再根据密度的定义ρ＝m/V计算密度。 【实验器材】电子天平、量筒、盐水、烧杯。 【实验操作与数据收集】 （1）用电子天平测出量筒的质量m1。 26 三、测量盐水的密度 测出量筒和盐水的总质量 （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中。 测出盐水的体积 三、测量盐水的密度 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 ρ盐水＝ m盐水 V盐水 （4）实验数据 （1）盐水的质量m盐水=m2-m1=_____ 【数据处理】 （2）盐水的密度 ＝ m2-m1 V盐水 【实验结论】 盐水的密度为___________。 三、测量盐水的密度 【讨论交流 】1. 蜡块等物体会浮于水面，如何测量这类物质的密度？ 沉锤法测量蜡块的体积 （1）用天平测出蜡的质量m 。 （2）用量筒测量如蜡块的体积，方法如下： ①压入法：用一根细而长的铁丝将蜡块压入量筒水中，前后水面所对应的刻度的差值就是蜡块的体积。 ②沉锤法：用细线将一铁块系在蜡块下面，让铁块先浸没在水中，记下此时量筒中水面所对应的刻度值V1，然后铁块和蜡块一起浸入水中，记下此时量筒中水面所对应的刻度值V2，V1与V2的差值就是蜡块的体积。 则蜡的密度表达式为： ρ蜡＝ m蜡 V蜡 ＝ m蜡 V2－V1 三、测量盐水的密度 【讨论交流 】 2. 小明同学所用的实验方案如下，请你进行评估。 ①用天平测量出空烧杯的质量m。 ②向烧杯中倒入一部分盐水，测量烧杯和盐水的总质量m1。 ③将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，读出示数为V。 ④根据公式计算盐水的密度ρ=（m1- m）/V 【评估】 步骤③中，把烧杯中的盐水全部倒入量筒中时，由于烧杯内壁会有残留盐水，导致体积V偏小，会使测量的密度ρ偏大。 但该实验方案也是正确的。 三、测量盐水的密度 视频演示——《用托盘天平和量筒测量盐水的密度》 三、测量盐水的密度 【例题4】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ρ。 此实验的原理是 ，利用所测物理量表示盐水密度的表达式ρ= 。该方案会使密度测量结果 。 A．偏大 B．偏小 ρ=m/V A 三、测量盐水的密度 【解析】盐水的质量为m=m1-m0； 盐水的体积为V，根据公式ρ=m/V可得，盐水的密度 将烧杯中的盐水倒入量筒中时，烧杯内壁上会残留一些盐水，测得的盐水的体积偏小，根据公式ρ=m/V可知，该方案会使密度测量结果偏大。 四、测量密度的一些其它方法 第2节 固体、液体密度的测量 1. 中国古代的“莲管之法” 古人发现不同大小的莲子在盐水中浮沉表现不同，于是将莲子分等级，放入已知浓度的盐水中预处理，制成“浮子”。测试时，把待测卤水倒入竹管（叫“莲管”），放入这些预处理好的莲子，看哪个等级的莲子直浮，就能判断卤水浓度了。 四、测量密度的一些其它方法 2. 现代的液体密度计 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。 四、测量密度的一些其它方法 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。 液体密度计 1892 年，英国物理学家瑞利（J1842—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！ 气体氩的发现 英国物理学家瑞利 四、课堂总结 第2节 固体、液体密度的测量 课堂总结 固体液体 密度的测量 测量小石 块的密度 量 筒 ①直接测量液体的体积或间接测量固体的体积. ②使用：认清单位、量程、分度值；读数时，视线与液面相平. ①用电子天平测出石块的质量m石。 ②在量筒中放入适量的水，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。 ④计算石块的密度 ρ＝m石/（V2-V1）. 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。 ④盐水的密度ρ＝（m2-m1）/V盐水 测量盐水的密度 39 五、课堂练习 第2节 固体、液体密度的测量 1. 如图所示，是用量筒和铁块来测量石蜡（不沉于水）的体积，下列说法中不正确的是（ ） A．实验前量筒中放入“适量”水，是指水越多越好 B．实验中所用量筒的量程是100mL C．实验中可以省略步骤A和C进行测量 D．正确实验测得石蜡的体积是5mL A 课堂练习 课堂练习 【解析】测量不沉于水的石蜡体积，常用沉锤法，即用铁块等沉入水中的物体把石蜡拉入水中。步骤一般是：量筒中放适量水，读体积V1（水要能浸没铁块和石蜡，但不能过满）；放入铁块，读体积V2；将铁块与石蜡绑在一起浸没，读体积V3；则石蜡体积为V3- V2； 由图可知，步骤A中适量水不是越多越好，水太多，当放入铁块与石蜡时，水有可能会溢出，从A步骤可看出，装50mL水时刚好占量筒的一半刻度数，因此量筒的最大测量值为100mL；A与C步骤省略后，仍可通过B（量筒测量体积包括水的体积，石头的体积）和D（量筒测量的体积包括水的体积，石头的体积以及石蜡的体积）两步操作测量出石蜡的体积，即测得的 石蜡体积为59mL-54mL=5mL 故A错误，符合题意，BCD正确， 不符合题意。故选A。 2. 如图所示，小明同学学习了密度的知识后，用托盘天平和量筒测量了小石块的密度，下列说法正确的是（ ） B 课堂练习 A．若称量过程中出现图甲所示情形，则应将平衡螺母向右调，使天平横梁平衡 B．根据图中数据，计算的小石块的密度是2.7g/cm3 C．若石块吸水，则会导致密度的测量值偏小 D．若将石块从地面带到太空，则其质量会变小 【解析】A．图甲称量过程中，指针左偏，此时不能调节平衡螺母，应该向右移动游码，故A错误； B．图乙中石块质量为50g+4g=54g，量筒中水的体积20mL，放入石块后液面上升到40mL，则石块体积为40mL-20mL=20mL=20cm3 根据密度公式可得小石块的密度 故B正确； C．石块吸水会导致量筒中放入石块后液面上升的高度变小，测得的体积偏小，根据密度公式，体积偏小会使密度测量值偏大，故C错误； D．质量是物质的一种属性，它不随形状、状态、位置和温度的改变而变化，石块带到太空质量不变，故D错误。 故选B。 课堂练习 3. 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； 4.5 课堂练习 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 60 B 20 【解析】 ①测量物体的密度需要测量出质量和体积，用天平测量物体的质量，先用天平测出该钛合金块的质量为90g。 ②使用量筒测量液体的体积时，视线与凹液面的最低处相平，所以B同学读数正确；量筒中液体的体积是V水=60mL=60cm3 ③由图（b）可知，水和钛合金块的总体积V总=80mL=80cm3 钛合金块的体积V=V总-V水=80cm3-60cm3=20cm3 ④该钛合金块的密度 课堂练习 4. 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 。 课堂练习 ② 课堂练习 【解析】根据步骤③④可知，木块的体积等于水、石块、木块的总体积与水、石块的总体积的差，即木块的体积为V木=V3-V2 木块的质量为m，根据m=ρV可知，木块的密度为 实验中，不用测量水的体积，知道水、石块、木块的总体积以及水、石块的总体积即可，所以步骤中多余的是②。 5．某小组同学做“测定石块的密度”实验，设计的实验报告如下（部分），请填写该实验报告空格处的内容。 实验目的：测定石块的密度 实验原理： 实验器材： 、量筒、水、细线、石块等 实验步骤： 1．测量石块的质量为32克； 2．把石块放入盛有水的量筒中，放入前、后量筒中水面的情况分别如图所示，石块的体积为 厘米3； 3．根据公式计算出石块的密度为 千克/米3。 3.2×103 天平 课堂练习 10 【解析】要测定石块的密度，要先测出石块的质量，再用量筒测出石块的体积，根据密度公式ρ=m/V求出小矿石的密度，所以实验原理是ρ=m/V。 托盘天平是实验室用来测量质量的物理器材，所以要测出石块的质量，需要使用托盘天平。 放入石块前量筒中水的体积为40mL，把石块放入盛有水的量筒中，放入后量筒中水的体积为50mL，则石块的体积等于石块排开水的体积，所以石块的体积为 V石=V排=50 mL-40 mL=10 mL=10 cm3 石块的质量为32克，石块的密度为 课堂练习 （2）小张首先将电子秤放在水平桌面上，打开“开关”，并将“单位”调整为“g”，发现电子秤示数如图所示，此时电子秤的分度值为______g； 6. 小张家新买了一个电子秤如图，他想利用这个电子秤测量牛奶的密度。准备的实验器材有：电子秤、玻璃杯、水、牛奶。实验前小张不明白秤上的“清零”键是什么功能，在查看了说明书后了解到，不管秤上是否放有物体，只要按下“清零”键，其示数就会变成0，之后再往秤上添加物品时，电子屏上只显示所添加物品的质量。请完成下列问题。 （1）“测定物质密度”实验的实验原理是_________。该实验需要多次测量，这样做的目的是_______________； 0.1 课堂练习 ρ=m/V 取平均值，减小误差 （3）下面是他的测量步骤，正确的实验顺序是 ； A．往玻璃杯中装满水，读出电子秤的示数为m1 B．按下电子秤的“清零”键 C．将玻璃杯放在电子秤上 D．将玻璃杯中的水全部倒出，再往其中倒满牛奶，放在电子秤上，读出电子秤的示数为m2； （4）按正确实验顺序测量，则牛奶的密度表达式为 （水的密度用ρ水表示）； （5）通过多次实验，小张发现牛奶密度略有不同，造成这种现象的原因可能是： 。 CBAD 课堂练习 步骤D中杯里的水没有倒干净 课堂练习 【解析】 （1）根据密度的定义，“测定物质密度”实验的实验原理是ρ=m/V 。 本实验属于测量类实验，多次测量的目的是取平均值，减小误差。 （2）由图电子称显示的示数可知，此时电子称的分度值为0.1g。 （3）正确的操作顺序是首先将玻璃杯放在电子秤上，按下电子秤的“清零”键，将空玻璃杯的质量清零，接下来往玻璃杯中装满水，读出电子秤的示数为m1，即为装满水后水的质量；最后将玻璃杯中的水全部倒出，再往其中倒满牛奶，放在电子秤上，读出电子秤的示数为m2，即装满牛奶后牛奶的质量。 （4）根据实验步骤可知，水和牛奶的体积相同，根据V=m/ρ则有 解得牛奶的密度为 （5）通过多次实验，小张发现牛奶密度略有不同，造成这种现象的原因可能是在测量水的质量后，倒入牛奶的时候水没有倒干净，可能有部分水附在玻璃杯内壁导致测量牛奶质量产生误差，导致测量结果存在误差。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $