内容正文:
2026备战中考一轮复习——测量密度的设计实验方法总结(一)
基本原理:ρ=m/V
一、 测固体密度
1. 常规法:
器材:天平、量筒、水、金属块、细绳
步骤:1)、用天平称出金属块的质量m;
2)、往量筒中注入适量水,读出体积为V1,
3)、用细绳系住金属块放入量筒中,浸没,读出体积为V2。
表达式:ρ=m/(V2-V1)
测固体体积:不溶于水 密度比水大时, 用排水法测体积;
密度比水小时,用针压法、助沉法、吊挂法、埋砂法。
溶于水 饱和溶液法、埋砂法
整型法 如果被测物体容易整型,如土豆、橡皮泥,可把它们整型成正方体、长方体等,然后用刻度尺测得有关长度,易得物体体积。
2. 浮力法——弹簧秤
器材:弹簧秤、金属块、水、细绳
步骤:1)、用细绳系住金属块,用弹簧秤称出金属块的重力G;
2)、将金属块完全浸入水中,用弹簧秤称出金属块在水中的视重F;
表达式:ρ=Gρ水/(G-F)
例1:没有量筒,测量工具只用弹簧秤,如何测量某个小石块的密度。写出你的测量方法步骤及小石块密度的表达式。
这是经典题,此类题的关键是如何测定小石块的体积。如果知道利用弹簧秤可以测定小石块在水中受到的浮力,然后运用阿基米德原理即可求出体积,此问题就可以得到解决。但需要指出的是,此测量方法仅适用于被测物体的密度大于水的密度。
近年来,为了考查学生的思维创新能力,出现了将上述经典命题变化有如下两例:
例2:某中学初二特色班在开展物理课外活动中,指导教师在实验桌上放有以下器材:白色粉笔一盒,弹簧秤一只,还有细线、烧杯、水、抹布。请你设计一套方案来测定白色粉笔的密度,并写出粉笔密度的表达式(不考虑粉笔吸水后体积的变化)。
例3:不用量筒,测量工具只用弹簧秤,
如何测定某一塑料块的密度(ρ塑料<ρ水)。
你可以选用任何简便器材,但不能选用其它测量工具。
想一想,设计出理想可行的测定方案,并写出测定塑料块密度的表达式。
例2和例3的共同之处是被测物体的密度均小于水的密度,且测量工具都是只能用一种——弹簧秤。不同之处是:例2的器材已选定,而例3的器材不确定;又粉笔吸水后会下沉,而塑料块不吸水。
测定粉笔密度的关键在于必须将吸水后的粉笔重新拿出水面,用干抹布擦掉粉笔表面附着的水珠,再用弹簧秤称出吸水后粉笔的重量。然后根据例1的方法,就可得到粉笔密度的表达式。测定塑料块密度的关键在于如何将在水中不下沉的塑料块全部浸没水中。可行的办法是用细线把塑料块与某一金属块捆在一起,使其能下沉。测定方法仍类似于例1,但首先必须用阿基米德原理测定该金属块的体积。
【小明想测粉笔的密度,它的质量可用天平直接测量,但因为粉笔的吸水性很强,不能用排水法测量。你能帮她想出办法测粉笔的体积吗?
答:可用粉末代替水。把适当的粉末加入量筒,量出其体积V1;再把粉笔完全埋入粉末中,量出其体积V2,则粉笔的体积就是V2-V1。(其他方法可行的同样给分)】
· 范例:
· 沉坠法测漂浮物体的密度
1.小明用量筒和水来测量某蜡块(ρ蜡<ρ水)的密度。
小明同学将重物和蜡块用细线系住,借助量筒按图丙步骤测量蜡块的密度:
(1)在量筒中倒入适量水,记录液面示数V1;
(2)轻轻将重物浸没在量筒内的水中,记录液面示数V2;
(3)缓缓将重物继续下移,直至蜡块也完全浸没在量筒内的水中,记录液面示数V3;
(4)取出重物和蜡块,然后轻轻将蜡块放入量筒内的水中,记录液面静止时的示数V4;则蜡块密度的表达式为ρ蜡= (用V1、V2、V3、V4和ρ水表示);若考虑到重物沾的一定量的水,则这种方法测出的蜡块密度值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(参考答案:
1. ρ蜡=ρ水;偏小。)
· 排沙法测易溶于水的物质密度
2.某小组测量一种易溶干水的形状不规则的固体小颗粒物的密度,测量的部分方法和结果
如图1、图2所示。
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺的左端零刻度线,调节天平平衡。用天平测量适量小颗粒的质量,当天平重新平衡时,记下质量是 。
(2)因颗料易溶于水,小组同学采用如图2所示的方法测量体积,所称量的颗粒体积
是
(3)该物质的密度是 。 ( 148g 60cm3 2.46g/cm3)
· 溢水法(标记法)测较大固体密度
3.小新想测出大玛瑙石的密度,当他用天平测出大玛瑙石的质量m后,发现大玛瑙石不能直接放入量筒,于是聪明的小新进行了如图所示的操作:
(1)将大玛瑙石浸没在装有水的烧杯中,标记水面位置后取出大玛瑙石;
(2)在量筒中装入适量水,记下水的体积为V1,用量筒往烧杯中加水至标记处;
(3)记下量筒中剩余水的体积为V2;
(4)大玛瑙石的密度表达式:ρ=_________(用物理量符号表示);
(5)与实际密度相比,此方法测得的大玛瑙石的密度可能偏______
3.m/(V1-V2);偏小。
4.小云用电子秤、溢水杯、水来测一矿石的密度:
(1)用电子秤测出金属球的质量,如图甲所示。
(2)将金属球放入溢水杯中,然后向溢水杯中注满水,测出总质量,如图乙所示。
(3)缓慢取出金属球,再向溢水杯中补满水,测出此时总质量,如图乙所示。
(4)则金属球密度的测量值是______g/cm3。实验中取出金属球时会带出一些水,则金属球密度的测量值将______(选填偏大、不变或偏小);
2.7.5;不变
3.浮力法——天平
器材:天平、金属块、水、细绳
步骤:1)往烧杯装满水,放在天平上称出质量为 m1;
2)将属块轻轻放入水中,溢出部分水,再将烧杯放在天平上称出质量为m2;
3) 将金属块取出,把烧杯放在天平上称出烧杯和剩下水的质量m3。
表达式:ρ=ρ水(m2-m3)/(m1-m3)
例:给你一台已调好了的天平(带砝码)和一个盛满水的小烧杯,只用这些器材(不使用任何其它辅助工具)测出一纸包金属颗粒的密度。要求:写出实验步骤和计算金属密度的数学表达式。
该题的难点是如何测量金属颗粒的体积,唯一的思路是如何用天平测与金属颗粒等体积水的质量,因为小烧杯盛满水,如果将金属颗粒放入烧杯内,则溢出水的体积必等于金属颗粒的体积。而用天平可称量金属颗粒、盛满水的烧杯、及烧杯溢出水后的质量,所以根据阿基米德原理,可计算出此金属密度的表达式。
例:有一只玻璃杯、水和天平,怎样测出小石块的密度?写出实验步骤及石块密度表达式.
分析:要测出石块的密度,应先测出石块的质量和体积,质量可以用天平测量,由于没有量筒,体积不能直接测量,石块体积应利用其它现有仪器进行特殊测量.
解答:1.用天平测出小石块的质量m.
2.在玻璃杯中加入适量的水,用天平测出它们的质量m1.
3.在装水的玻璃杯中放入小石块,记下水面的位置.
4.将石块取出再加水,使水面达到刚才标记位置,用天平测出它们的质量m2.
5.石块密度:
例:某同学做用天平和量筒测石块的密度实验。器材有天平、砝码、量筒、石块、烧杯、水、和细线。由于在实验中,不小心把量筒碰碎,实验仍要继续进行,你能帮他测石块的体积吗?请把你的做法写出来。
测石块体积的做法有多种。最方便的一种是:先在烧杯中装适量的水,用天平称出其质量M1, 然后,把细线拴好的石块放入烧杯的水中(浸没但不要触底),天平重新平衡后,再记下读数M2, 则石块的体积。
(未完待续)
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