内容正文:
人教版初中物理中考二轮专项复习讲义 书禾物理
《密度的测量》专项练习
1.学习了“探索厨房中的物态变化问题”一课之后,小圳想知道自家厨房所使用的酱油的密度,于是他在老师的指导下,用天平和量筒做了相关实验。
(1)天平放在水平工作台上,把游码拨至零刻度线处,天平晃动时发现指针摆动情况如图甲所示,要使横梁平衡,应将平衡螺母向 (选填“右”或“左”)调;
(2)本实验测酱油密度的实验原理是 ;
(3)调节平衡后,测出空烧杯的质量为17g。在烧杯中盛适量的酱油,测出酱油和烧杯的总质量,此时天平示数如图乙所示,为 g。
(4)然后将烧杯中的酱油倒入量筒中,示数如图丙所示,根据测量的数据计算出该酱油的密度是 g/cm3。
(5)实验完成后,小艾发现烧杯中有酱油残留,那么他测量的结果 (选填“偏大”或“偏小”)。
(6)小艾回家后看到家里有电子秤,思考用电子秤、塑料瓶和适量的水,也能完成酱油密度的测量。
先测出塑料瓶的质量m1;
再将瓶子装满水,测出瓶子和水的总质量m2:
然后倒出瓶中的水,擦干后,再将瓶内装满酱油,测出总质量m。
则酱油的密度为 (用m1、m2、m3和ρ水表示)。
【答案】(1)左
(2)
(3)62
(4)1.125
(5)偏大
(6)
【解析】【解答】(1)指针右偏,所以向左调节平衡螺母;
(2)测量密度的原理为;
(3)根据图可知,物体总质量为50g+10g+2g=62g,
(4)酱油在量筒中的体积为40cm3,所以酱油的密度;
(5)烧杯中有酱油残留,测量体积偏小,所以密度偏大;
(6)由AB可知,水的质量为m2-m1,所以水的体积为;酱油和水的体积相同,酱油的质量为m-m1,所以酱油的密度。
【分析】1、测量物体密度试验:原理为ρ=m/v,使用的仪器为天平和量筒;
天平的使用步骤:1、调零:天平置于水平台上,将游码归零,调节平衡螺母使得指针指向刻度中央,
称重:是用镊子夹取砝码,测量时为左物右码,不断调整砝码和游码重量,使得天平重新平衡;测量为左物右码,为了准确测量液体质量需要:先测水和烧杯总重m1,倒出一定体积的液体,测量剩余液体和烧杯的质量m2,所以水的质量为m1-m2,
量筒的使用:确定分度值,视线平行对准液面最低处,进行读数。
2、利用水测量待测物体的密度:要保证水的体积和物体的体积相同,水的体积为,物体的质量为m- m1,所以物体密度为。
2.如图所示,2024年5月18日,成都都江堰修缮工程中,工作人员发掘出一批保存完好的古蜀时期石构件,表面刻有鱼鳞状纹饰,考古专家推测其可能与水利工程中的镇水功能有关。某校物理实践小组为协助文物鉴定工作,特在工程现场采集同类石料样本(如图甲)进行密度测定。
(1)将天平放在 台面上,游码归零后,发现指针指示的位置如图乙所示,将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端移动,使天平横梁水平平衡;
(2)将石块放在天平的左盘,当右盘中砝码的质量和游码在标尺上的位置如图丙所示时,横梁再次水平平衡,石块的质量为 g;
(3)将小石块轻轻放入装有30cm3水的量筒中,如图丁所示,此时量筒对应的读数为 cm3,测出石块的体积为 cm3,该石块的密度约为 g/cm3;
(4)如果考虑到石块会吸收少量的水,你觉得测得的石块密度 (选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
【答案】(1)水平;右
(2)32
(3)40;10;3.2
(4)偏大
【解析】【解答】(1)将天平放在水平台面上。
由图乙可知,天平指针向左偏,应将平衡螺母向右端移动,使天平横梁水平平衡。
(2)由丙图可知,天平标尺的分度值为0.2g,石块的质量为:
(3)由丁图可知,量筒的分度值为2mL,此时量筒对应的读数为 40mL=40cm3,则小石块的体积为:
小石块的密度约为:
(4)考虑到石块会吸收少量的水,测出的小石块的体积会偏小,根据可知,测得的小石块密度会偏大。
【分析】(1)天平在使用前应放置在水平台面上,根据“左偏右调,右偏左调”的方法,调节平衡螺母使天平横梁水平平衡;
(2)认清天平标尺的分度值,物体的质量等于砝码质量与游码示数之和;
(3)由量筒示数求出小石块的体积,根据求出小石块的密度;
(4)根据进行分析。
(1)[1]天平在使用前应放置在水平台面上。
[2]乙图中天平指针向左偏,说明左侧沉,应将平衡螺母向右调节至天平平衡。
(2)丙图中天平标尺的分度值是0.2g,石块的质量为
(3)[1][2]丁图中量筒的分度值是2mL,读数为40mL=40cm3,测出石块的体积为
[3]该石块的密度约为
(4)考虑到石块会吸收少量的水,导致测量石块的体积偏小,根据可知,测得的石块密度会偏大。
3.小明和小红利用托盘天平、量筒、量杯(最大测量值500mL,分度值50mL),水等器材测量茶杯的密度,步骤如下:
(1)将天平放在水平台面上,将游码移至标尺的 ,若此时指针偏向分度盘中央刻度线左侧,应将平衡螺母向 调节,使指针对准分度盘中央的刻度线。
(2)天平调好后;将茶杯放在左盘;在右盘中加减砝码,并调节游码使天平再次水平平衡;砝码和游码的位置如图甲所示,则茶杯质量为 g.
(3)在测量茶杯体积时,发现无法将茶杯放入量筒。
①小明在量杯中加入350mL的水,将茶杯轻轻放入水中,在水面位置处做标记,如图乙所示;取出茶杯,用装有50mL水的量筒往量杯中缓慢加水,直到水面达到标记处,此时量筒内剩余水的体积为17mL;则小明测出的茶杯体积为 cm3..小红发现取出的茶杯沾了水,则小明计算出的茶杯密度值与实际值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)、
②小红重新在量杯中加入350mL的水,将茶杯沉到水底,用装有45mL水的量筒往量杯中缓慢加水,直至水面与量杯上的400mL刻度线对齐为止(如图丙所示),此时量筒中剩余水的体积如图丁所示,小红测出的茶杯体积为 cm2,密度为 g/cm3。
【答案】(1)零刻度线处;右
(2)72
(3)33;偏小;30;2.4
【解析】【解答】(1)天平调平时首先将游码调零,即游码调节到标尺的零刻度线,指针左偏,则平衡螺母右调;
(2)茶杯质量为50g+20g+2g=72g;
(3)倒入量杯中水的体积即为茶杯的体积,水的体积为50mL-17mL=33mL=33cm3, 取出茶杯时茶杯沾水,导致加水时倒入的水量偏大,质量测量准确,所以密度测量偏小; 小红重新在重杯中加入350mL的水 ,将大茶杯沉底,会导致水位上升(占水的部分体积),倒入杯中水的体积为45mL-25mL=20mL,此时总体积为400mL,所以茶杯占的体积为50mL-20mL=30mL=30cm3,茶杯的质量为72g,所以密度为。
【分析】测量物体密度试验:原理为ρ=m/v,使用的仪器为天平和量筒;
天平的使用步骤:1、调零:天平置于水平台上,将游码归零,调节平衡螺母使得指针指向刻度中央,
称重:是用镊子夹取砝码,测量时为左物右码,不断调整砝码和游码重量,使得天平重新平衡;测量为左物右码,为了准确测量液体质量需要:先测水和烧杯总重m1,倒出一定体积的液体,测量剩余液体和烧杯的质量m2,所以水的质量为m1-m2,量筒的使用:确定分度值,视线平行对准液面最低处,进行读数。
4. 学校科技小组进行了“测量小石块密度”的实验。
(1)用天平测小石块的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上游码的位置如图甲所示,小石块的质量为 g,用量筒和水测得小石块的体积为20cm3,则小石块的密度为 kg/m3。
(2)利用浮力知识,科技小组的同学又用另一种方法测出了小石块的密度。步骤一:如图乙所示,将长方体物块放入柱形盛水容器中,物块漂浮,测出物块浸入水中的长度。
步骤二:如图丙所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h1,此时物块受到的浮力与图乙相比
步骤三:如图丁所示,将小石块用细线(细线体积和质量均忽略不计)系在物块下,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h2,图丁中水对容器底部的压强 图丙中水对容器底部的压强(填“大于”、“等于”或“小于”)。
根据以上信息可得,小石块密度的表达式为ρ石= (用ρ水、h1、h2表示)。
【答案】(1)54;2.7×103
(2)变大;等于;
【解析】【解答】(1)据图可知,石头的质量为50g+4g=54g;密度为
(2)物块浸入水中的体积变大,根据浮力公式F=ρgv可知,浮力变大;据图可知,丁丙两图,物块的状态为漂浮,所以浮力等于重力,所以派开水的体积相同,容器的底面积相同,所以上升的高度相同,根据P=ρgh计算可知,丁的压强等于丙;圆柱的底面积为S,物体漂浮,所以重力等于浮力,石头的质量m=;由图丁可知,石头的体积,所以V石=S(h1-h2);所以密度为。
【分析】1、测量物体密度试验:原理为ρ=m/v,使用的仪器为天平和量筒;
天平的使用步骤:1、调零:天平置于水平台上,将游码归零,调节平衡螺母使得指针指向刻度中央,
称重:是用镊子夹取砝码,测量时为左物右码,不断调整砝码和游码重量,使得天平重新平衡;测量为左物右码;量筒的使用:确定分度值,视线平行对准液面最低处,进行读数。
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度。
5.小磊和佳佳在游泳时无意间捡到一块石头,如图甲所示。拿起这块石头感觉比其他石头重得多,两人想测量该石头的密度,于是利用水和电子秤进行测量。(g取 10N/kg,ρ水=1g/cm3)
①将石头放在水平放置的电子秤上,示数如图乙所示;
②将装有适量水的柱形玻璃杯放在电子秤上,示数如图丙所示;
③将石头用细线拴好,缓慢放入装水的玻璃杯中至浸没(不触底),电子秤示数如图丁所示。
(1)该石头所受的重力为 N;
(2)在石头逐渐浸入水中的过程中,石头所受的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),石头浸没在水中所受的浮力为 N;
(3)石头的密度为 kg / m3;
(4)取下秤盘上的玻璃杯后,发现电子秤的示数并没有显示为“0000.0”,而是显示为“0000.5”,则他们测得的石头密度 (选填“偏大”“偏小”或“不变”),请说明理由: 。
【答案】(1)2
(2)变大;0.5
(3)
(4)偏大;电子秤没有调零使得所测质量偏大,而差值法计算浮力,即质量变化量求出的浮力没有受到影响,即测得的石头的体积是准确的,由可知,测得的石头密度偏大。
【解析】【解答】解:(1)由乙图可知,该石头质量m=200g=0.2kg,则该石头所受的重力:
G=mg=0.2kg×10N/kg=2N;
(2)由乙、丙可知变化的质量:Δm=1270.6g-1220.6g=50g=0.05kg,
图中浮力与物体对玻璃杯的压力大小相等,根据变化的质量得出变化的压力:
ΔF=Δmg=0.05kg×10N/kg=0.5N,
(3)变化压力大小等于该石头浮力大小,根据F浮=ρ水gV排可得,石头的体积: ,石头的密度为: ,
(4)取下秤盘上的玻璃杯后,发现电子秤的示数并没有显示为“0000.0”,而是显示为“0000.5”,说明电子秤没有调零,则在步骤①中测得的石头的质量偏大,而在步骤②③中根据差值法计算浮力,即质量变化量求出的浮力没有受到影响,即测得的石头的体积是准确的,由可知,测得的石头密度偏大。
故答案为:(1)2;
(2)变大;0.5;
(3)4×103;
(4)偏大;电子秤没有调零使得所测质量偏大,而差值法计算浮力,即质量变化量求出的浮力没有受到影响,即测得的石头的体积是准确的,由可知,测得的石头密度偏大。
【分析】 (1)已知该石头质量,由G=mg可求得其重力;
(2)根据排开水的质量结合阿基米德原理计算浮力;
(3)根据阿基米德原理计算石头的体积,结合密度公式计算;
(4)根据质量偏大,结合差值法分析体积,得出结论。
(1)据乙图可知,石头的质量是200g=0.2kg,则该石头所受的重力为
(2)[1]在石头逐渐浸入水中的过程中,石块排开液体的体积变大,根据可知,石头所受的浮力变大。
[2]由图丙、丁可知,变化的质量为
根据变化的质量得出变化的压力
由于力的作用是相互的,因此石头浸没在水中所受的浮力与变化的压力大小相等,则石头浸没在水中所受的浮力为
(3)石头浸没在水中,排开液体的体积与石头的体积相等,则石头的体积为
石头的密度为
(4)[1][2]取下电子秤盘上的玻璃杯后,电子秤的示数并没有显示为“0000.0”,而是显示为“0000.5”,说明电子秤没有调零,则在步骤①中测得石头的质量偏大,而在步骤②③中根据质量变化量求出的浮力没有受到影响,即测得石头的体积是准确的,根据可知,测得石头的密度偏大。
6.小明同学用弹簧测力计、几根细线、两个烧杯和足量的水,测量某种液体和小石块的密度。(水的密度为)
(1)测量过程如图所示,先用弹簧测力计测小石块的重力,接着分别将小石块 在水和待测液体中(小石块不吸水),不碰容器底和壁,静止时读出弹簧测力计的示数和;
(2)小石块的密度为 (用物理量符号表示);
(3)待测液体的密度为( )(选填序号);
A. B. C.
【答案】(1)浸没
(2)
(3)C
【解析】【解答】(1)根据图示实验步骤,首先用弹簧测力计测量小石块的重力F1,然后将小石块分别浸没在水中和待测液体中(确保不吸水),记录弹簧测力计的读数F2和F3。
(2)图甲显示小石块的重力为。 图乙中,小石块浸没在水中时受到的浮力为。 根据浮力公式,小石块的体积为。 小石块的质量为,密度为。
(3) 图丙中,小石块浸没在液体中受到的浮力为。 液体密度为。
选项C正确,AB不符合要求。
【分析】浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排;
称重法测量物体浮力:先测出物体的重力,然后将物体浸入水中,弹簧测力计的示数就会减小,减小的示数就是物体受到的浮力。
(1)由图知道,先用弹簧测力计测出小石块的重力为F1,接着分别将小石块浸没在水和待测液体中(小石块不吸水及待测液体),读出弹簧测力计的示数F2和F3。
(2)由图甲知道,小石块的重力
由图乙知道,小石块浸没在水中时,弹簧测力计的拉力F2,所以小石块浸没在水中所受到的浮力
由知道,小石块的体积
小石块的质量
根据密度公式可知小石块的密度
(3)由图丙知道,小石块浸没在液体中时,弹簧测力计的拉力F3,所以小石块浸没在液体中所受到的浮力
根由知道,液体的密度
故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
7.某同学为探究影响浮力大小的因素,准备了大容器、金属块和柱形小桶,探究过程如下:(注意:此图中弹簧示数看不清楚,但不会影响做题)
(1)如图甲所示,将金属块放入小桶静止后,弹簧测力计示数为F,金属块和小桶所受到的总重力为 ;
(2)如图乙所示,使小桶浸入水中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为,此时小桶所受到的浮力为 ,方向是 ;
(3)如图丙所示,使小桶浸入某种液体中的深度同样为h时静止,弹簧测力计示数为。通过比较弹簧在图乙、图丙中的示数发现浮力的大小与 有关,丙图中液体的密度为 kg/m3。()
【答案】F;;竖直向上;液体密度;
【解析】【解答】(1)根据甲图可知,小桶静止后,它处于平衡状态,则弹簧测力计示数为F等于金属块和小桶所受到的总重力,即;
(2)根据平衡力的知识可知,小桶浸入水中的深度为h时受到的浮力,浮力的方向是竖直向上。
(3)①根据图片可知,乙和丙中物体排开液体的体积相同,只有液体密度不同
则说明浮力的大小与液体密度有关。
②综上所述,小桶浸入水中的深度为h时,受到的浮力;
则此时排开水的体积;
小桶浸入液体中的深度为h时,受到的浮力;
小桶浸入液体中排开液体的体积等于小桶浸排开水的体积,即;
所以液体的密度。
【分析】 (1)利用甲图根据二力平衡的知识计算金属块和小桶受到的重力;
(2)利用称重法F浮=G-F示求得小桶所受到的浮力;根据浮力方向的知识解答;
(3)浸在液体里的物体,所受浮力的大小与液体密度和排开液体的体积有关,利用控制变量法分析解答;通过图乙、图丙中的示数,在物体排开液体的体积相同时,浮力的大小与液体密度有关。利用称重法求得浮力,利用阿基米德原理求得液体的密度。
8. 学习了密度的知识后,某同学设计以下实验测量盐水的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,游码放到标尺左端的零刻度线处,指针指在如图甲所示位置,此时他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直至横梁平衡:再将装有盐水的烧杯放在天平左盘,当右盘放入80g砝码时,天平刚好平衡。
(2)如图乙所示,将烧杯中的一部分盐水倒入量筒,量筒中盐水的体积为 .
(3)如图丙所示,用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量为 g,则所测盐水的密度是 。
(4)实验结束后,该同学改用量筒、水和细线测量橡皮泥的密度。(不考虑橡皮泥水及质量变化)如图丁所示。
步骤一:在量筒中倒入适量的水,读出量筒的示数为;
步骤二:将橡皮泥用细线拴好慢慢浸没于水中,读出量筒的示数为;
步骤三:将橡皮泥捏成空心碗,放入量筒中使其浮在水面,读出量筒的示数为。
①请写出橡皮泥密度的表达式 (用V、、、表示)。
②如果步骤三中量筒里的水有少量进入橡皮泥捏成的空心碗中,则所测橡皮泥密度的结果 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)右
(2)40
(3);
(4);不变
【解析】【解答】 (1)由图甲可知指针偏左,说明左盘重右盘轻,所以应将平衡螺母向右调节,直至横梁平衡。
(2)图乙中量筒的分度值为2mL,凹液面对应的刻度为40mL,根据1mL=1cm3,则量筒中盐水的体积为40cm3。
(3)图丙中天平的砝码质量为 20g+10g+5g,游码示数为3g,
则烧杯和剩余盐水的总质量m = 20g+10g+5g+3g=38g。
已知倒入量筒前烧杯和盐水总质量为 80g,
则倒入量筒中盐水的质量m盐=80g-38g=42g,
盐水密度。
(4)①根据步骤一和步骤二可知,橡皮泥的体积V = V2-V1。
根据步骤一和步骤三,由阿基米德原理可知,橡皮泥漂浮时受到的浮力等于其重力,
即G=F浮=ρ水gV排=ρ水g(V3-V1),
可得橡皮泥的质量m=ρ水(V3-V1),
那么橡皮泥密度。
②如果步骤三中量筒里的水有少量进入橡皮泥捏成的空心碗中,从力的平衡和体积变化角度看,进入碗的水重力,和碗因多装水多排开的水的重力相等(G水=ΔF),量筒中,碗内水使液面降的体积,与碗漂浮时多排开的水的体积抵消,橡皮泥的质量m=ρ水(V3-V1)不变,橡皮泥的体积不变,可知所测橡皮泥密度的结果会不变。
【分析】(1)平衡螺母总是向较轻的一侧调节;
(2)根据图乙确定量筒的分度值,根据液面位置读出盐水的体积;
(3)烧杯和剩余盐水的总质量等于砝码质量和游码质量之和,将倒入前后总质量相减得到盐水的质量,最后根据计算盐水密度。
(4)①步骤一二中量筒的示数之差为橡皮泥的体积。利用步骤一和步骤三计算橡皮泥漂浮时排开水的体积,根据密度公式计算出排开水的质量,也就是橡皮泥的质量,最后根据密度公式计算橡皮泥的密度即可。
②注意分析少量水进入橡皮泥空心碗中前后,对排开水的质量是否产生影响即可。
9. 小明学习密度知识时,发现课本密度表中没有酱油的密度,于是利用家庭实验室的器材进行测量。
器材:烧杯、托盘天平和量筒。
步骤:⑴将装有酱油的烧杯放在已调好的天平左盘里,用镊子在右盘里加(或减)砝码,并调节游码在标尺上的位置使天平再次平衡,盘里的砝码和游码位置如图甲所示,此时烧杯和酱油的总质量为 g;
⑵将烧杯中的部分酱油倒入量筒中,测得体积为40mL;
⑶测量烧杯和剩余酱油的总质量为39.4g:;
⑷计算出酱油的密度为 ;
⑸整理器材时,他发现量筒侧壁沾有少许酱油,于是推断出测量结果比真实值偏 ;
⑹他想重新测量时,不小心损坏了量筒。经过思考,他想出了另一种测量酱油密度的方法。
①在两个相同烧杯的同一高度作标记线,如图乙所示;
②测出一个空烧杯的质量为20g;
③分别将水和酱油倒入两个烧杯,液面均到达标记位置,如图丙所示;
④测出装水烧杯的总质量为100g,装酱油烧杯的总质量为114.4g;
⑤计算出酱油的密度为 。()
【答案】87.4;1.2;大;1.18
【解析】【解答】 (1)天平的读数为砝码质量加上游码所对的刻度值。标尺的分度值为0.2g,则烧杯和酱油的总质量m总=50g+20g+10g+5g+2.4g=87.4g。
(4)酱油的密度:首先算出倒入量筒中酱油的质量m=m总-m剩=87.4g-39.4g=48g。已知量筒中酱油体积V=40mL=40cm3。
酱油的密度为。
(5)判断测量结果的偏差:量筒侧壁沾有少许酱油,会导致测量的酱油体积V偏小。根据可知,m测量准确,V偏小,则计算出的密度ρ比真实值偏大。
(6)⑤水的质量:装水烧杯的总质量为100g,空烧杯质量为20g,
则水的质量m水=100g-20g=80g,
那么水的体积。
酱酱油的质量m酱油=114.4g-20g=94.4g。
因为水和酱油的体积相同,所以酱油的密度。
【分析】(1)计算烧杯和酱油的总质量:天平的读数为砝码质量加上游码所对的刻度值。
(4)首先算出倒入量筒中酱油的质量m=m总-m剩,根据密度公式计算酱油的密度。
(5)量筒侧壁沾有少许酱油,会导致测量的酱油体积V偏小,根据分析对测量密度的影响即可;
(6)⑤根据计算水的体积,根据m酱=m总-m杯计算酱油的质量。因为水和酱油的体积相同,最后根据计算酱油的密度。
10.密度计是一种用于测量液体密度的仪器,广泛应用于工业、实验室和日常生活中。小荔同学参与了一项“制作简易密度计”的跨学科实践活动,他用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作了一个简易密度计
【活动目的】利用材料学知识和阿基米德原理,完成密度计的设计及合理使用:
【活动方案】
结合材料学等知识,为密度计设计合理的结构
(1)制作时,先把吸管两端剪平,用石蜡把端口密封,将一些铜丝密绕在吸管的下端是为了降低 。此时若该自制整体重20克。①若铜丝距离水面约为10厘米,请计算铜丝受到的水的压强 ?②则求该自制密度计所受浮力的大小?③此时排开液体的体积为多少 m3?
(2)将自制密度计分别放入水、密度为1.1g/cm3、1.2g/cm3的食盐水中,待漂浮稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度A处应标示的密度值为 g/cm3.在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,他想了如下改进方案,其中可行的是 ·。
A.换更大的容器盛放液体做实验 B.换横截面更细的吸管制作密度计: C.换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计
【答案】(1)重心;1000pa;0.2 ,2×10-5m3
(2)1.0;B
【解析】【解答】制作简易密度计时,
(1)制作时,将一些铜丝密绕在吸管的下端,可以降低重心,让密度计竖直漂浮在水中;
①若铜丝距离水面约10cm=0.1m,则铜丝受到水的压强约为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
②吸管竖直漂浮在水中,浮力等于重力,吸管受到的浮力为:
F浮=G=mg=20×10-3kg×10N/kg=0.2N,
③根据F浮=ρ液gV排,计算吸管排开水的体积:
则吸管的横截面积:;
(2)密度计在不同液体中漂浮,浮力等于密度计的重力,则浮力相等,由F浮=ρ液gV排,密度越大,密度计排开液体的体积越小,刻度A处排开体积最大,对应的密度最小,应标密度值为1g/cm3;
在保证密度计总质量不变时,重力不变,受到的浮力不变,排开液体体积不变,为提高测量精度,根据V=Sh,减小S即可使h变大,换横截面更细的吸管制作密度计,B符合题意,AC不符合题意;
故选B。
【分析】(1)制作时,将细铜丝密绕在吸管的下端,可降低重心,使吸管竖直漂浮在液体中;
吸管必须竖直漂浮在液体中,漂浮时浮力等于重力,根据p=ρgh,计算铜丝受到水的压强;根据F浮=ρ液gV排,计算吸管排开水的体积,根据V=Sh,计算吸管的横截面积;
(2)密度计在不同液体中漂浮时,浮力一定,液体密度越大,排开液体的体积越小;若提高密度计的精确度,则刻度线之间的距离大一些,根据V=Sh,减小S即可使h变大。
11.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为 N。进一步计算得出A、B、C所受浮力 (选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是 。
(4)小珍觉得用量筒就可以测出橡皮泥的密度,进行了如图丁所示操作:
①在量筒中加入适量的水,此时读数为V1;
②将橡皮泥捏成小碗形,轻放入量筒中,使其漂浮在水面上,此时读数为V2;
③将橡皮泥用细长针按入水中,此时读数为V3。
橡皮泥的密度为ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
【答案】(1)Ⅳ
(2)1;相等;无关;ade
(3)没有保持橡皮泥排开液体体积相同
(4)ρ水
【解析】【解答】(1)将易拉罐浸入水中越深,则易拉罐排开水的体积越大,而手会感觉越吃力,说明易拉罐受到的浮力越大,因此知浮力与排开液体的体积有关,即猜想Ⅳ正确;
(2)①A的重力为4N,a中测力计的示数为3N,则此时A受到的浮力F浮A=GA-FA=4N-3N=1N;
B的重力为4.5N,b中测力计的示数为3.5N,B受到的浮力F浮B=GB-FB=4.5N-3.5N=1N;
C的重力为5N,b中测力计的示数为4N,C受到的浮力F浮C=GC-FC=5N-4N=1N;
所以物体A、B、C受到的浮力相等为1N,但它们的重力不相等,
由此可知浮力的大小与重力无关。
②探究浮力大小与液体密度的关系时,需要控制排开液体的体积相同,只改变液体密度,故选a、d、e;
(3)要探究浮力的大小与物体形状的关系,要控制浸入的体积和液体密度都相同,只改变形状,比较浮力的大小,实验中没有控制排开液体的体积相同。
(4)橡皮泥排开水的体积为V排=V2-V1,
橡皮泥漂浮在水面上G=F浮=V排ρ水g=(V2-V1)ρ水g,
橡皮泥的体积为V=V3-V1,
橡皮泥的密度为。
【分析】 (1)图甲易拉罐浸入水中越深,排开水的体积越大,手会感觉越吃力,也就是浮力越大。可知浮力与排开液体的体积有关;
(2)①根据称重法求出A、B、C所受的浮力,判断浮力与物体重力是否有关;
②浮力与密度的关系,要控制浸入液体体积;
(3)要探究浮力的大小与物体形状的关系,要控制浸入的体积和液体密度都相同;
(4)橡皮泥排放在水面上,水的体积增加量就是橡皮泥排开水的体积,求出橡皮泥所受的浮力,由物体的沉浮条件可知,浮力等于重力,橡皮泥的质量也就求出了,橡皮泥的体积等于橡皮泥和水的总体积减去水的体积,质量、体积求出,可求出密度。
(1)图甲易拉罐浸入水中越深,排开水的体积越大,手会感觉越吃力,也就是浮力越大。可知浮力与排开液体的体积有关。
(2)①[1][2][3]A受到的浮力
F浮A=GA-FA=4N-3N=1N
B受到的浮力
F浮B=GB-FB=4.5N-3.5N=1N
C受到的浮力
F浮C=GC-FC=5N-4N=1N
所以物体A、B、C受到的浮力相等为1N,但它们的重力不相等,由此可知浮力的大小与重力无关。
②[4]a、d、e三次实验物体A浸入的体积相同,只改变浸入的液体种类即密度不同,受到的浮力也不同,由此可初步结论:浮力的大小与液体密度有关。
(3)要探究浮力的大小与物体形状的关系,要控制浸入的体积和液体密度都相同,只改变形状,比较浮力的大小,实验中没有控制排开液体的体积相同。
(4)橡皮泥排开水的体积为
V排=V2-V1
橡皮泥漂浮在水面上
G=F浮=V排ρ水g=(V2-V1)ρ水g
橡皮泥的体积为
V=V3-V1
橡皮泥的密度为
12.小冉和小萱一起测量盐水和一个小球的密度。
(1)小冉将天平放在水平桌面上,将游码移至零刻度线处,发现指针静止时偏向分度盘中线的右侧,此时应将平衡螺母向 调节,使横梁平衡;
(2)天平调平后小萱进行了三步操作:
①测空烧杯的质量为;
②如图甲,用天平测烧杯和盐水的总质量为 g;
③将盐水全部倒入量筒,液面如图乙;则盐水的密度 ,按这样的操作步骤会导致密度测量值比真实值偏 (选填“大”或“小”);为减小误差,以上操作合理的顺序是 (填序号);
(3)测量盐水密度完成后,小冉利用所测盐水、量筒、水和如图丙简易装置(隔板位于中间位置),测量小球的密度:
①先单独向隔板右侧注水。发现隔板中间的橡皮膜向左侧凸出,将所测盐水缓慢注入左侧,直到隔板上橡皮膜变平;
②将小球轻轻放在盐水中漂浮,橡皮膜向右侧凸出,说明 侧的液体对橡皮膜的压强大,用量筒量取适量的水,缓慢注入右侧水中,直到隔板上橡皮膜变平,如图丁,读出倒入水的体积为;
③取出小球擦干,从右侧抽出水直到橡皮膜变平,再将小球轻轻放在水中沉底。橡皮膜向左侧凸出,用量筒量取适量的盐水,倒入左侧直到隔板上橡皮膜变平,读出倒入盐水的体积为;
④最后计算小球的密度 (用、、、表示)。
【答案】(1)左
(2)92;1.2;大;②③①
(3)左;
【解析】【解答】(1)指针静止时偏向分度盘中线的右侧,应将平衡螺母向左端移动。
综上 第1空、 左;
(2)由图甲可知,烧杯和盐水的总质量为92g,量筒中盐水的体积为V=50mL=50cm3;量筒中盐水的质量为m=m1-m杯=92g-32g=60g;根据密度公式计算盐水的密度为
将盐水倒入量筒中时,烧杯内的盐水会有残余,测量的盐水的体积偏小,由密度公式可知所测密度偏大,所以合理的测量液体密度的步骤为:用天平测烧杯和盐水的总质量;再把烧杯中的盐水倒入量筒中,记下量筒中浓盐水体积;最后用天平称出空烧杯的质量;所以合理的实验顺序是②③①。
综上 第1空、 92;第2空、1.2; 第3空、大; 第4空、 ②③①;
(3)将小球轻轻放在盐水中漂浮,橡皮膜向右侧凸出,说明左侧的液体对橡皮膜的压强大。将小球轻轻放在盐水中漂浮,用量筒量取适量的水,缓慢注入水中,直到隔板上橡皮膜变平,读出量取水的体积为V1,即此时Δp盐水=Δp水,根据压强公式计算可知ρ0gΔh盐水=ρ水gΔh水;设容器的底面积是S,则ρ0gV排=ρ水gV1;小球漂浮在盐水面上,小球的重力等于浮力,即G=F浮=ρ0gV排=ρ水gV1;根据重力公式计算小球的质量;小球擦干,调整橡皮膜变平,将小球轻轻放在水中沉底,直到隔板上橡皮膜变平,读出量取盐水的体积为V2,同理可计算ρ0gΔh'盐水=ρ水gΔh'水,设容器的底面积是S,则,解得球的体积,根据密度公式计算小球的密度
。
综上 第1空、左; 第2空、 ;
【分析】1、测量物体密度试验:原理为ρ=m/v,使用的仪器为天平和量筒;
2、天平的使用步骤:1、调零:天平置于水平台上,将游码归零,调节平衡螺母使得指针指向刻度中央,
称重:是用镊子夹取砝码,测量时为左物右码,不断调整砝码和游码重量,使得天平重新平衡;测量为左物右码,为了准确测量液体质量需要:先测水和烧杯总重m1,倒出一定体积的液体,测量剩余液体和烧杯的质量m2,所以水的质量为m1-m2,
3、量筒的使用:确定分度值,视线平行对准液面最低处,进行读数。
4、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码归零,发现指针静止时偏向分度盘中线的右侧,说明天平的右端下沉,平衡螺母向左端移动。
(2)[1]由图甲可知,烧杯和盐水的总质量为
m1=50g+20g+20g+2g=92g
[2]由图乙可知,量筒中盐水的体积为
V=50mL=50cm3
量筒中盐水的质量为
m=m1-m杯=92g-32g=60g
盐水的密度为
[3][4]如果按照小萱的步骤操作,将盐水倒入量筒中时,不可能把烧杯内的盐水全部倒入量筒内,导致测量的盐水的体积偏小,由密度公式可知所测密度偏大,所以为了减小误差,合理的测量液体密度的步骤为:用天平测烧杯和盐水的总质量;再把烧杯中的盐水倒入量筒中,记下量筒中浓盐水体积;最后用天平称出空烧杯的质量;所以合理的实验顺序是②③①。
(3)[1][2]容器左侧放入盐水,右侧放入水,橡皮膜变平说明橡皮膜上方左右液体产生的压强相等,将小球轻轻放在盐水中漂浮,橡皮膜向右侧凸出,说明左侧的液体对橡皮膜的压强大。将小球轻轻放在盐水中漂浮,用量筒量取适量的水,缓慢注入水中,直到隔板上橡皮膜变平,读出量取水的体积为V1,如图丁,此时橡皮膜上方液体压强增加量相等
Δp盐水=Δp水
ρ0gΔh盐水=ρ水gΔh水
设容器的底面积是S,则
即
ρ0gV排=ρ水gV1
小球漂浮在盐水面上,根据漂浮条件,则小球的重力
G=F浮=ρ0gV排=ρ水gV1
小球的质量
取出小球擦干,调整橡皮膜变平,再将小球轻轻放在水中沉底,用量筒量取适量的盐水,直到隔板上橡皮膜变平,读出量取盐水的体积为V2,此时橡皮膜上方液体压强增加量相等,
Δp'盐水=Δp'水
ρ0gΔh'盐水=ρ水gΔh'水
设容器的底面积是S,则
小球的体积
小球的密度
13.小月同学用实验室的一块柱形合金材料探究“影响浮力大小的因素”,他将该合金块标注成4等份,并进行了如图所示的探究实验。请回答以下问题:
(1)如图1甲所示,可测出该合金块所受的重力为 N;
(2)由图1丙所示,此时合金块只有两格浸入水中,则合金块所受的浮力F丙= N;
(3)根据图1甲、乙、丙、丁,可以得出的结论是:当液体密度一定时, 越大,物体所受的浮力越大;
(4)小恒对丁图实验操作进行了修改,设计了如图1甲、丁、戊所示方案进行探究,可知浮力大小与物体浸没的深度 ;
(5)小桂利用刻度尺、柱形烧杯、冰块和水,设计了一个实验,测出另一个小合金块的密度,具体操作顺序如图2所示:
步骤①:烧杯中装有适量水,测出水深为H1;
步骤②:将冰块慢慢置于水中漂浮,测出此时水深为H2;
步骤③:将小合金块放在冰块上,与冰块共同漂浮,待水面静止后,测出此时水深为H3;
步骤④:静置烧杯至冰块完全熔化后,测出水深为H4,此时与步骤③相比,水对烧杯底的压强 ;(选填:变大、变小或不变)
老师指出,以上步骤①至④中,不需要步骤①也可以测出小合金块密度。请你写出小合金块密度表达式ρ= (用H2、H3或H4和ρ水表示)。
【答案】4.8;0.4;排开液体体积;无关;变小;
14.某班物理实验小组的同学,在实验中验证阿基米德原理;
(1)方案一:小军用石块按照如图1甲所示的实验步骤依次进行实验;
①由图甲可知,石块浸没在水中时排开水的重力G排= N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因可能是 (填序号);
A、最初溢水杯中的水未装至溢水口
B、整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
C、步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
②小军改正错误后,得到石块浸没在水中的浮力为1N,则石块密度为 kg/m3;
(2)方案二:如图1乙所示,小川同学将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节水杯的高度;当小川逐渐调高升降台时,随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A示数的变化量 B示数的变化量(选填“大于”、“小于”或“等于”),从而证明了F浮=G排;在这个过程中溢水杯对升降台C的压力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)小军实验后用如图2方法测量石块密度,在烧杯中装入适量水并将一个木块放入烧杯中,水深为h1;把小石块放在木块上,水深为h2;再将小石块放入水中,水深为h3;已知水的密度为ρ水,则石块密度为ρ石= 。
【答案】1.0;AC;2.5×103;等于;不变;
【解析】【解答】验证阿基米德原理时,
(1)①根据图甲BD拉力,计算石块排开水的重力:G排=F4-F2=2.2N-1.2N=1.0N,浸没在水中受到的浮力:F浮=F1-F3=2.5N-1.4N=1.1N,故F浮>G排;
A.实验时,溢水杯中的水未装满,溢出的水小于排开的水,测得排开水的重力G排减小,故A符合题意;
B.若弹簧测力计没有校零,在利用拉力差测量浮力和排开液体重力时,浮力与排开水的重力大小不变,故B不符合题意;
C.步骤C中,石块浸没且碰触到溢水杯底部,容器对石块有支持力,测得F3偏小,测得的浮力偏大,故C符合题意。
故选AC。
②石块在水中浸没,根据F浮=ρ水gV排,石块的体积为:
;
石块的密度:;
(2)升降台上升,物体浸入水中的体积越来越大时,排开液体的体积变大,根据F浮=ρ液gV排,重物受到的浮力变大,弹簧测力计A的示数F示变小;物体浸入水中的体积变大,溢出水的重力变大,弹簧测力计B的示数变大;根据阿基米德原理,弹簧测力计A示数的变化量等于弹簧测力计B的示数变化量;
溢水杯对升降台C的压力等于杯和杯内水的总重力,即F压=G杯+G杯内水+G物-F示,而G物-F示=F浮
所以F压=G杯+G杯内水+F浮,根据阿基米德原理:F压=G杯+G杯内水+G排水,溢水杯对升降台C的压力不变。
(3)图2中,烧杯的底面积为S,甲乙图,石块放在木块上时,排开液体的体积变化量:
ΔV排=(h2-h1)S,
木块增加的浮力:ΔF木=ρ水gΔV排=ρ水g(h2-h1)S,
漂浮时物体所受浮力等于重力,则小石块的重力:G石=ΔF木=ρ水g(h2-h1)S
小石块的质量:;
根据甲、丙两图,小石块的体积:V石=(h3-h1)S,
小石块的密度:。
【分析】(1)根据空桶重力和进入水后的总重力,计算溢出水的重力大小;当溢水杯未满,测量的溢出水的重力偏小;物体沉底后,拉力偏小,测量的浮力偏大;根据,计算体积,利用,计算密度;
(2)物体浸没在液体中受到浮力,浮力和排开液体的重力相等;
(3)根据物体漂浮时,浮力和物体重力相等,根据排开液体的体积,判断重力大小,利用,计算密度。
15.如图是小红测量液体密度的实验装置。
(1)将天平放在 工作台上,调节天平平衡后才发现游码未归零,将游码重新归零后,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,才能使天平再次平衡。
(2)调好天平后,小红利用石块(石块不吸水)测量未知液体的密度,石块密度为
①将石块放在天平的左盘,向右盘中加减砝码并移动游码后,天平再次平衡,平衡右盘砝码和游码如图甲所示,石块的质量为 g;
②如图乙所示,将石块轻轻放入装有适量液体的烧杯中,再用天平称量,在液面处标记;
③将石块取出,添加该液体至标记H处,用天平测得质量为(,如图丙所示;则该液体的密度为 。石块取出时会沾有液体,这会使所测液体密度 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【拓展】小红还想用台秤、烧杯和细线,测量未知圆柱体金属块的密度,测量步骤如图丁所示(忽略细线体积不计):
①用台秤测出圆柱体金属块的质量为;
②将圆柱体金属块一半没入水中,记下台秤的示数为m1,将其全部没入水中,记下台秤的示数为;
③则圆柱体金属块的密度 (用m、、、表示)。
【答案】水平;右;27;;无影响;
【解析】【解答】测量液体密度时,
(1)天平使用时应放在水平台面上,将游码重新归零后,左盘质量偏大,指针将偏左,因此,将游码调到标尺的零刻度线处,再将平衡螺母向右调节,天平横梁才能平衡。
(2)由图甲知,石块的质量
m石=20g+5g+2g=27g
因为添加该液体至标记H处,所以添加的液体体积与石块的体积相等,所以
由①②步骤可得适量液体和烧杯总质量
再由③可得添加至标记至H的液体质量
则该液体的密度
取出石块时石块上沾有液体,但将石块取出,再添加该液体至标记H处,不影响添加的液体的质量的测量,所以液体的密度测量准确,即对液体密度测量值无影响。
由题意可知,圆柱体金属块一半没入水中与将其全部没入水中的质量变化为m2-m1,刚好为圆柱体金属块质量的一半,即浸没时排开水的质量为
所以
则圆柱体金属块的密度为
【分析】(1)使用天平先放平,游码归零;
(2)根据砝码和游码位置,测量质量;根据,计算密度;根据标记处的体积相同,不影响测量密度;根据排开液体的体积,测量物体的体积;再计算密度。
适用年级:九年级 版本:人教版第 1 页 共 1 页
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$人教版初中物理中考二轮专项复习讲义 书禾物理
《密度的测量》专题突破
—— 模型构建与误差分析
课时
核心方法
解决痛点
第1课时
常规法误差分析、等量替代(水做尺)
“无量筒”如何测密度?
第2课时
浮力法(一漂一沉/双提)、极简工具法
“无天平”或“无双器”如何测密度?
第一课时:基础夯实与等量替代思维
课时目标
1. 能准确分析常规液体密度测量中的误差根源,掌握“剩余法”的操作与优势。
2. 深刻理解“水的密度已知”这一条件,掌握利用天平和水,通过“等体积替代”思想测量固体和液体密度的方法。
3. 能独立推导“溢水法”“标记法”及“等容法”的密度表达式,并完成误差分析。
环节一:常规法的再审视(有天平,有量筒)
核心问题:烧杯壁残留液体对测量结果的影响。
实验路径
核心操作序列
误差逻辑分析
密度结果
空杯法(A)
①测空杯质量m₀
②杯+液总质量m₁
③全部倒入量筒测体积V
质量m准确;
体积V偏小(残留)→ρ=m全/V少
偏大
剩余法(B)✅推荐
①测杯+液总质量m₁
②部分倒入量筒测体积V
③测杯+剩液质量m₂
质量m倒=m₁-m₂准确;体积V准确;对应同部分液体
准确
物理思想——同体性:代入公式的质量和体积必须是同一部分物质的物理量。剩余法通过“倒出部分液体”避免了残留误差。
环节二:突破限制——没有量筒怎么办?(有天平,无量筒)
核心思想:将测体积转化为测质量!利用ρ水已知,通过V = m水/ρ水“制造”体积。
1. 测固体密度——“溢水法”
实验步骤:
① 用天平测出石块质量m₀。
② 将烧杯装满水,测总质量m₁。
③ 用细线系住石块,缓慢浸没在烧杯中(溢出水),擦干外壁。
④ 测“杯+剩水+石”的总质量m₂。
逻辑推导:
溢出水的质量:m溢 = (m₀ + m₁) - m₂
石块体积:V石 = V溢 = m溢/ρ水
密度表达式: (用m₀,m₁,m₂,ρ水表示)
易错点拨:若烧杯未装满水,溢出水的体积偏小,分母(m₀+m₁-m₂)偏小,密度偏大。
2. 测液体密度——“等容法”(标记法)
实验步骤:
① 测空烧杯质量m₀。
② 烧杯装满水,测总质量m₁。
③ 倒掉水擦干,再装满待测液体,测总质量m₂。
逻辑推导:
水的质量m水=m₁-m₀,烧杯容积V = (m₁-m₀)/ρ水
液体质量m液=m₂-m₀
密度表达式: (用m₀,m₁,m₂,ρ水表示)
易错点拨:若步骤③中烧杯未擦干,有残留水珠,m₂偏大→ρ液 偏大。
核心方法速记表
核心工具
关键策略
体积获取方式
核心表达式(ρ水已知)
天平+量筒
剩余法
V = V量筒示数
ρ = (m₁-m₂)/V
天平+烧杯+水
溢水法(等体积替代)
V石 = m溢/ρ水
ρ石 = m₀ρ水/(m₀+m₁-m₂)
天平+烧杯+水
等容法(同一容器)
V液 = m水/ρ水
ρ液 = (m₂-m₀)ρ水/(m₁-m₀)
中考真题演练
1. (2024·江苏苏州·常规法) 小明测量盐水密度,操作如图。
(1) 将天平放在水平台上,游码归零,指针偏向如图甲,应将平衡螺母向 __________ 调节。
(2) 测得烧杯和盐水总质量为114g。
(3) 将烧杯中的一部分盐水倒入量筒中,如图乙所示,量筒中盐水的体积为 __________ cm³。
(4) 再用天平测出烧杯和剩余盐水的质量,砝码和游码示数如图丙所示,质量为 __________ g。
(5) 经过计算,盐水的密度为 __________ kg/m³。
(6) 【易错进阶】 若在步骤(3)中,有少量盐水溅出量筒外(未流入其他地方),则测得的密度值会 __________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
2. (2023·山东潍坊·等体积替代) 小红测量一颗土鸡蛋的密度(鸡蛋放不进量筒)。她找来天平、大烧杯、水和一支记号笔。
(1) 用天平测出鸡蛋的质量m₁。
(2) 在烧杯中加入适量的水,将鸡蛋浸没,在水面到达的位置做上标记,取出鸡蛋。
(3) ____________________________________________________,测出此时烧杯和水的总质量m₂。(已知原烧杯和水的质量为m₀)
(4) 鸡蛋密度的表达式 ρ = ____________________(用m₁, m₂, m₀, ρ水表示)。
(5) 【误差分析】 由于鸡蛋从水中取出时会带走一部分水,这会导致测得的密度值 __________(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
3. (2025·模拟·等容法) 某同学利用天平、烧杯和水测量未知液体的密度:
(1) 测得空烧杯质量 m₀=20g。
(2) 将烧杯装满水,测得总质量 m₁=70g。
(3) 将水倒尽擦干,装满待测液体,测得总质量 m₂=60g。
(4) 待测液体的密度 ρ液 = __________ g/cm³。
(5) 【误差分析】 若步骤(3)中烧杯未擦干,留有少量水珠,则测得的液体密度会 __________(选填“偏大”或“偏小”)。
第二课时:特殊方法进阶与浮力应用
课时目标
1. 掌握在无天平情况下,利用量筒和水,通过漂浮条件测量密度的方法(一漂一沉法、曹冲称象法)。
2. 理解并熟练运用“双提法”和“三提法”,解决弹簧测力计下的密度测量问题。
3. 掌握“天平+浮力”模型,理解天平示数变化与浮力的等效关系。
4. 能够根据给定的极简工具(如刻度尺),灵活设计实验方案。
环节三:没有天平怎么办?(有量筒,无天平)
核心思想:用浮力“称”质量!漂浮时F浮=G物 ⇒ m物=m排=ρ水V排。
1. 测密度小于水的物体——“一漂一沉法”
实验步骤:
① 量筒中装适量水,记下体积V₁。
② 将蜡块放入量筒中漂浮,记下体积V₂。
③ 用细针将蜡块完全压入水中(浸没),记下体积V₃。
逻辑推导:
漂浮时:m蜡 = ρ水( V₂ - V₁ )
浸没时:V蜡 = V₃ - V₁
密度表达式: (用V₁,V₂,V₃,ρ水表示)
易错点拨:若细针体积不可忽略,V₃偏大 → V蜡偏大 → 密度偏小。
2. 测密度大于水的固体——“曹冲称象法”(借助漂浮小桶)
实验步骤:
① 量筒中装水,记下体积V₁。
② 将空小桶(或试管)放入量筒漂浮,记下体积V₂。
③ 将石块放入小桶中(仍漂浮),记下体积V₃。
④ 将石块沉入水中(小桶仍漂浮),记下体积V₄。
密度表达式: (用V₁,V₂,V₃,V₄,ρ水表示)
环节四:只有弹簧测力计(双提法/三提法)
核心思想:F浮 = G - F拉。
1. 测固体密度——“双提法”
① 一提:测物体在空气中的重力G。
② 二提:将物体浸没在水中,测拉力F。
密度表达式: (用G,F,ρ水表示)
易错警示:必须浸没且不触底,若触底→F偏小→浮力偏大→体积偏大→密度偏小。
2. 测液体密度——“三提法”
① 一提:测重力G。
② 二提:浸没在水中测拉力F₁。
③ 三提:浸没在待测液体中测拉力F₂。
密度表达式: ρ液 = _________________ (用G,F₁,F₂,ρ水表示)
🧩 环节五:极简工具与高阶拓展
1. 只有刻度尺——自制密度计
原理:漂浮物体F浮=G,ρ液gh浸=常数。
设木棒长L,在水中露出h₁,在待测液体中露出h₂,则ρ液 = ________ ρ水。
2. 天平+浮力模型(手提浸没法)
原理:力的相互作用,天平增加的质量Δm = m排。
实验步骤:
①测石块质量m物;
②烧杯+水质量m₂;
③手提石块浸没(不触底)读m₃。
密度表达式: ρ石 = _________________ (用m物, m₂, m₃, ρ水表示)
核心方法速记表
缺失器材
替代方案
核心原理
典型模型
核心表达式
无天平
量筒+水
漂浮:
m物=m排
一漂一沉法
ρ物 = (V₂-V₁)/(V₃-V₁)·ρ水
无天平
量筒+水+小桶
漂浮转换
曹冲称象法
ρ石 = (V₃-V₂)/(V₄-V₂)·ρ水
无天平无量筒
弹簧测力计+水
F浮=G-F拉
双提法(测固体)
ρ物 = G/(G-F)·ρ水
无天平无量筒
弹簧测力计+水+待测液
V排相等
三提法(测液体)
ρ液 = (G-F₂)/(G-F₁)·ρ水
仅有刻度尺
漂浮体(木棒)
ρ液h浸=常数
自制密度计
ρ液 = (L-h₁)/(L-h₂)·ρ水
天平+浮力
天平+水+手提
Δm=m排
手提浸没法
ρ物 = m物/(m₃-m₂)·ρ水
中考真题演练
4. (2024·辽宁大连·一漂一沉法) 小红测量小蜡块(ρ蜡<ρ水)密度,手边只有量筒、水、一根细针。
(1) 在量筒中装入适量的水,记下体积V₁。
(2) 将蜡块放入量筒中,使其漂浮,记下水面示数V₂。
(3) ________________________________________,记下水面示数V₃。
(4) 蜡块密度的表达式 ρ蜡 = _________________________。
(5) 【误差分析】 若考虑细针的体积(不可忽略),则测得的密度值会 __________(选填“偏大”或“偏小”)。
5. (2025·模拟·双提法/三提法) 某同学用弹簧测力计、烧杯、水、细线测量金属块和未知液体的密度。
(1) 金属块在空气中的重力 G=4N。
(2) 浸没在水中,示数 F₁=3N。
(3) 浸没在未知液体中,示数 F₂=3.2N。
(4) 金属块的密度 ρ金 = __________ kg/m³;未知液体的密度 ρ液 = __________ kg/m³。(ρ水=1.0×10³kg/m³)
(5) 【误差分析】 若步骤(3)中金属块接触了烧杯底部,则测得的液体密度会 __________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
6. (2023·河北·天平+浮力法) 小明用天平、烧杯、水、细线测量石块密度。
(1) 石块质量 m₁=52g。
(2) 烧杯装适量水,天平示数 m₂=100g。
(3) 用细线系住石块,手提细线将石块浸没在水中(不触底、不碰壁),天平示数 m₃=120g。
(4) 石块受到的浮力 F浮 = __________ N。
(5) 石块的密度 ρ石 = __________ g/cm³。
(6) 【误差分析】 若步骤(3)中石块触底,则 m₃ 将变为 __________ g,测得的密度将 __________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
✅ 自我挑战与反思
核心方法
是否掌握
对应例题
常规法测液体密度(剩余法)
第1题
溢水法测固体密度
方法讲解
等容法测液体密度
第3题
标记法(等效替代)
第2题
一漂一沉法(无量筒测密度)
第4题
曹冲称象法(密度大于水)
见方法讲解
双提法(弹簧测力计测固体)
第5题
三提法(弹簧测力计测液体)
第5题
刻度尺自制密度计
见方法讲解
天平+浮力模型
第6题
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《密度的测量》专项练习
1.学习了“探索厨房中的物态变化问题”一课之后,小圳想知道自家厨房所使用的酱油的密度,于是他在老师的指导下,用天平和量筒做了相关实验。
(1)天平放在水平工作台上,把游码拨至零刻度线处,天平晃动时发现指针摆动情况如图甲所示,要使横梁平衡,应将平衡螺母向 (选填“右”或“左”)调;
(2)本实验测酱油密度的实验原理是 ;
(3)调节平衡后,测出空烧杯的质量为17g。在烧杯中盛适量的酱油,测出酱油和烧杯的总质量,此时天平示数如图乙所示,为 g。
(4)然后将烧杯中的酱油倒入量筒中,示数如图丙所示,根据测量的数据计算出该酱油的密度是 g/cm3。
(5)实验完成后,小艾发现烧杯中有酱油残留,那么他测量的结果 (选填“偏大”或“偏小”)。
(6)小艾回家后看到家里有电子秤,思考用电子秤、塑料瓶和适量的水,也能完成酱油密度的测量。
先测出塑料瓶的质量m1;
再将瓶子装满水,测出瓶子和水的总质量m2:
然后倒出瓶中的水,擦干后,再将瓶内装满酱油,测出总质量m。
则酱油的密度为 (用m1、m2、m3和ρ水表示)。
2.如图所示,2024年5月18日,成都都江堰修缮工程中,工作人员发掘出一批保存完好的古蜀时期石构件,表面刻有鱼鳞状纹饰,考古专家推测其可能与水利工程中的镇水功能有关。某校物理实践小组为协助文物鉴定工作,特在工程现场采集同类石料样本(如图甲)进行密度测定。
(1)将天平放在 台面上,游码归零后,发现指针指示的位置如图乙所示,将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端移动,使天平横梁水平平衡;
(2)将石块放在天平的左盘,当右盘中砝码的质量和游码在标尺上的位置如图丙所示时,横梁再次水平平衡,石块的质量为 g;
(3)将小石块轻轻放入装有30cm3水的量筒中,如图丁所示,此时量筒对应的读数为 cm3,测出石块的体积为 cm3,该石块的密度约为 g/cm3;
(4)如果考虑到石块会吸收少量的水,你觉得测得的石块密度 (选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
3.小明和小红利用托盘天平、量筒、量杯(最大测量值500mL,分度值50mL),水等器材测量茶杯的密度,步骤如下:
(1)将天平放在水平台面上,将游码移至标尺的 ,若此时指针偏向分度盘中央刻度线左侧,应将平衡螺母向 调节,使指针对准分度盘中央的刻度线。
(2)天平调好后;将茶杯放在左盘;在右盘中加减砝码,并调节游码使天平再次水平平衡;砝码和游码的位置如图甲所示,则茶杯质量为 g.
(3)在测量茶杯体积时,发现无法将茶杯放入量筒。
①小明在量杯中加入350mL的水,将茶杯轻轻放入水中,在水面位置处做标记,如图乙所示;取出茶杯,用装有50mL水的量筒往量杯中缓慢加水,直到水面达到标记处,此时量筒内剩余水的体积为17mL;则小明测出的茶杯体积为 cm3..小红发现取出的茶杯沾了水,则小明计算出的茶杯密度值与实际值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)、
②小红重新在量杯中加入350mL的水,将茶杯沉到水底,用装有45mL水的量筒往量杯中缓慢加水,直至水面与量杯上的400mL刻度线对齐为止(如图丙所示),此时量筒中剩余水的体积如图丁所示,小红测出的茶杯体积为 cm2,密度为 g/cm3。
4. 学校科技小组进行了“测量小石块密度”的实验。
(1)用天平测小石块的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上游码的位置如图甲所示,小石块的质量为 g,用量筒和水测得小石块的体积为20cm3,则小石块的密度为 kg/m3。
(2)利用浮力知识,科技小组的同学又用另一种方法测出了小石块的密度。步骤一:如图乙所示,将长方体物块放入柱形盛水容器中,物块漂浮,测出物块浸入水中的长度。
步骤二:如图丙所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h1,此时物块受到的浮力与图乙相比
步骤三:如图丁所示,将小石块用细线(细线体积和质量均忽略不计)系在物块下,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h2,图丁中水对容器底部的压强 图丙中水对容器底部的压强(填“大于”、“等于”或“小于”)。
根据以上信息可得,小石块密度的表达式为ρ石= (用ρ水、h1、h2表示)。
5.小磊和佳佳在游泳时无意间捡到一块石头,如图甲所示。拿起这块石头感觉比其他石头重得多,两人想测量该石头的密度,于是利用水和电子秤进行测量。(g取 10N/kg,ρ水=1g/cm3)
①将石头放在水平放置的电子秤上,示数如图乙所示;
②将装有适量水的柱形玻璃杯放在电子秤上,示数如图丙所示;
③将石头用细线拴好,缓慢放入装水的玻璃杯中至浸没(不触底),电子秤示数如图丁所示。
(1)该石头所受的重力为 N;
(2)在石头逐渐浸入水中的过程中,石头所受的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),石头浸没在水中所受的浮力为 N;
(3)石头的密度为 kg / m3;
(4)取下秤盘上的玻璃杯后,发现电子秤的示数并没有显示为“0000.0”,而是显示为“0000.5”,则他们测得的石头密度 (选填“偏大”“偏小”或“不变”),请说明理由: 。
6.小明同学用弹簧测力计、几根细线、两个烧杯和足量的水,测量某种液体和小石块的密度。(水的密度为)
(1)测量过程如图所示,先用弹簧测力计测小石块的重力,接着分别将小石块 在水和待测液体中(小石块不吸水),不碰容器底和壁,静止时读出弹簧测力计的示数和;
(2)小石块的密度为 (用物理量符号表示);
(3)待测液体的密度为( )(选填序号);
A. B. C.
7.某同学为探究影响浮力大小的因素,准备了大容器、金属块和柱形小桶,探究过程如下:(注意:此图中弹簧示数看不清楚,但不会影响做题)
(1)如图甲所示,将金属块放入小桶静止后,弹簧测力计示数为F,金属块和小桶所受到的总重力为 ;
(2)如图乙所示,使小桶浸入水中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为,此时小桶所受到的浮力为 ,方向是 ;
(3)如图丙所示,使小桶浸入某种液体中的深度同样为h时静止,弹簧测力计示数为。通过比较弹簧在图乙、图丙中的示数发现浮力的大小与 有关,丙图中液体的密度为 kg/m3。()
8. 学习了密度的知识后,某同学设计以下实验测量盐水的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,游码放到标尺左端的零刻度线处,指针指在如图甲所示位置,此时他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直至横梁平衡:再将装有盐水的烧杯放在天平左盘,当右盘放入80g砝码时,天平刚好平衡。
(2)如图乙所示,将烧杯中的一部分盐水倒入量筒,量筒中盐水的体积为 .
(3)如图丙所示,用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量为 g,则所测盐水的密度是 。
(4)实验结束后,该同学改用量筒、水和细线测量橡皮泥的密度。(不考虑橡皮泥水及质量变化)如图丁所示。
步骤一:在量筒中倒入适量的水,读出量筒的示数为;
步骤二:将橡皮泥用细线拴好慢慢浸没于水中,读出量筒的示数为;
步骤三:将橡皮泥捏成空心碗,放入量筒中使其浮在水面,读出量筒的示数为。
①请写出橡皮泥密度的表达式 (用V、、、表示)。
②如果步骤三中量筒里的水有少量进入橡皮泥捏成的空心碗中,则所测橡皮泥密度的结果 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
9. 小明学习密度知识时,发现课本密度表中没有酱油的密度,于是利用家庭实验室的器材进行测量。
器材:烧杯、托盘天平和量筒。
步骤:⑴将装有酱油的烧杯放在已调好的天平左盘里,用镊子在右盘里加(或减)砝码,并调节游码在标尺上的位置使天平再次平衡,盘里的砝码和游码位置如图甲所示,此时烧杯和酱油的总质量为 g;
⑵将烧杯中的部分酱油倒入量筒中,测得体积为40mL;
⑶测量烧杯和剩余酱油的总质量为39.4g:;
⑷计算出酱油的密度为 ;
⑸整理器材时,他发现量筒侧壁沾有少许酱油,于是推断出测量结果比真实值偏 ;
⑹他想重新测量时,不小心损坏了量筒。经过思考,他想出了另一种测量酱油密度的方法。
①在两个相同烧杯的同一高度作标记线,如图乙所示;
②测出一个空烧杯的质量为20g;
③分别将水和酱油倒入两个烧杯,液面均到达标记位置,如图丙所示;
④测出装水烧杯的总质量为100g,装酱油烧杯的总质量为114.4g;
⑤计算出酱油的密度为 。()
10.密度计是一种用于测量液体密度的仪器,广泛应用于工业、实验室和日常生活中。小荔同学参与了一项“制作简易密度计”的跨学科实践活动,他用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作了一个简易密度计
【活动目的】利用材料学知识和阿基米德原理,完成密度计的设计及合理使用:
【活动方案】
结合材料学等知识,为密度计设计合理的结构
(1)制作时,先把吸管两端剪平,用石蜡把端口密封,将一些铜丝密绕在吸管的下端是为了降低 。此时若该自制整体重20克。①若铜丝距离水面约为10厘米,请计算铜丝受到的水的压强 ?②则求该自制密度计所受浮力的大小?③此时排开液体的体积为多少 m3?
(2)将自制密度计分别放入水、密度为1.1g/cm3、1.2g/cm3的食盐水中,待漂浮稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度A处应标示的密度值为 g/cm3.在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,他想了如下改进方案,其中可行的是 ·。
A.换更大的容器盛放液体做实验 B.换横截面更细的吸管制作密度计: C.换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计
11.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为 N。进一步计算得出A、B、C所受浮力 (选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是 。
(4)小珍觉得用量筒就可以测出橡皮泥的密度,进行了如图丁所示操作:
①在量筒中加入适量的水,此时读数为V1;
②将橡皮泥捏成小碗形,轻放入量筒中,使其漂浮在水面上,此时读数为V2;
③将橡皮泥用细长针按入水中,此时读数为V3。
橡皮泥的密度为ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
12.小冉和小萱一起测量盐水和一个小球的密度。
(1)小冉将天平放在水平桌面上,将游码移至零刻度线处,发现指针静止时偏向分度盘中线的右侧,此时应将平衡螺母向 调节,使横梁平衡;
(2)天平调平后小萱进行了三步操作:
①测空烧杯的质量为;
②如图甲,用天平测烧杯和盐水的总质量为 g;
③将盐水全部倒入量筒,液面如图乙;则盐水的密度 ,按这样的操作步骤会导致密度测量值比真实值偏 (选填“大”或“小”);为减小误差,以上操作合理的顺序是 (填序号);
(3)测量盐水密度完成后,小冉利用所测盐水、量筒、水和如图丙简易装置(隔板位于中间位置),测量小球的密度:
①先单独向隔板右侧注水。发现隔板中间的橡皮膜向左侧凸出,将所测盐水缓慢注入左侧,直到隔板上橡皮膜变平;
②将小球轻轻放在盐水中漂浮,橡皮膜向右侧凸出,说明 侧的液体对橡皮膜的压强大,用量筒量取适量的水,缓慢注入右侧水中,直到隔板上橡皮膜变平,如图丁,读出倒入水的体积为;
③取出小球擦干,从右侧抽出水直到橡皮膜变平,再将小球轻轻放在水中沉底。橡皮膜向左侧凸出,用量筒量取适量的盐水,倒入左侧直到隔板上橡皮膜变平,读出倒入盐水的体积为;
④最后计算小球的密度 (用、、、表示)。
13.小月同学用实验室的一块柱形合金材料探究“影响浮力大小的因素”,他将该合金块标注成4等份,并进行了如图所示的探究实验。请回答以下问题:
(1)如图1甲所示,可测出该合金块所受的重力为 N;
(2)由图1丙所示,此时合金块只有两格浸入水中,则合金块所受的浮力F丙= N;
(3)根据图1甲、乙、丙、丁,可以得出的结论是:当液体密度一定时, 越大,物体所受的浮力越大;
(4)小恒对丁图实验操作进行了修改,设计了如图1甲、丁、戊所示方案进行探究,可知浮力大小与物体浸没的深度 ;
(5)小桂利用刻度尺、柱形烧杯、冰块和水,设计了一个实验,测出另一个小合金块的密度,具体操作顺序如图2所示:
步骤①:烧杯中装有适量水,测出水深为H1;
步骤②:将冰块慢慢置于水中漂浮,测出此时水深为H2;
步骤③:将小合金块放在冰块上,与冰块共同漂浮,待水面静止后,测出此时水深为H3;
步骤④:静置烧杯至冰块完全熔化后,测出水深为H4,此时与步骤③相比,水对烧杯底的压强 ;(选填:变大、变小或不变)
老师指出,以上步骤①至④中,不需要步骤①也可以测出小合金块密度。请你写出小合金块密度表达式ρ= (用H2、H3或H4和ρ水表示)。
14.某班物理实验小组的同学,在实验中验证阿基米德原理;
(1)方案一:小军用石块按照如图1甲所示的实验步骤依次进行实验;
①由图甲可知,石块浸没在水中时排开水的重力G排= N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因可能是 (填序号);
A、最初溢水杯中的水未装至溢水口
B、整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
C、步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
②小军改正错误后,得到石块浸没在水中的浮力为1N,则石块密度为 kg/m3;
(2)方案二:如图1乙所示,小川同学将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节水杯的高度;当小川逐渐调高升降台时,随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A示数的变化量 B示数的变化量(选填“大于”、“小于”或“等于”),从而证明了F浮=G排;在这个过程中溢水杯对升降台C的压力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)小军实验后用如图2方法测量石块密度,在烧杯中装入适量水并将一个木块放入烧杯中,水深为h1;把小石块放在木块上,水深为h2;再将小石块放入水中,水深为h3;已知水的密度为ρ水,则石块密度为ρ石= 。
15.如图是小红测量液体密度的实验装置。
(1)将天平放在 工作台上,调节天平平衡后才发现游码未归零,将游码重新归零后,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,才能使天平再次平衡。
(2)调好天平后,小红利用石块(石块不吸水)测量未知液体的密度,石块密度为
①将石块放在天平的左盘,向右盘中加减砝码并移动游码后,天平再次平衡,平衡右盘砝码和游码如图甲所示,石块的质量为 g;
②如图乙所示,将石块轻轻放入装有适量液体的烧杯中,再用天平称量,在液面处标记;
③将石块取出,添加该液体至标记H处,用天平测得质量为(,如图丙所示;则该液体的密度为 。石块取出时会沾有液体,这会使所测液体密度 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【拓展】小红还想用台秤、烧杯和细线,测量未知圆柱体金属块的密度,测量步骤如图丁所示(忽略细线体积不计):
①用台秤测出圆柱体金属块的质量为;
②将圆柱体金属块一半没入水中,记下台秤的示数为m1,将其全部没入水中,记下台秤的示数为;
③则圆柱体金属块的密度 (用m、、、表示)。
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《密度的测量》专题突破
—— 模型构建与误差分析
课时
核心方法
解决痛点
第1课时
常规法误差分析、等量替代(水做尺)
“无量筒”如何测密度?
第2课时
浮力法(一漂一沉/双提)、极简工具法
“无天平”或“无双器”如何测密度?
第一课时:基础夯实与等量替代思维
课时目标
1. 能准确分析常规液体密度测量中的误差根源,掌握“剩余法”的操作与优势。
2. 深刻理解“水的密度已知”这一条件,掌握利用天平和水,通过“等体积替代”思想测量固体和液体密度的方法。
3. 能独立推导“溢水法”“标记法”及“等容法”的密度表达式,并完成误差分析。
环节一:常规法的再审视(有天平,有量筒)
核心问题:烧杯壁残留液体对测量结果的影响。
实验路径
核心操作序列
误差逻辑分析
密度结果
空杯法(A)
①测空杯质量m₀
②杯+液总质量m₁
③全部倒入量筒测体积V
质量m准确;
体积V偏小(残留)→ρ=m全/V少
偏大
剩余法(B)✅推荐
①测杯+液总质量m₁
②部分倒入量筒测体积V
③测杯+剩液质量m₂
质量m倒=m₁-m₂准确;体积V准确;对应同部分液体
准确
物理思想——同体性:代入公式的质量和体积必须是同一部分物质的物理量。剩余法通过“倒出部分液体”避免了残留误差。
环节二:突破限制——没有量筒怎么办?(有天平,无量筒)
核心思想:将测体积转化为测质量!利用ρ水已知,通过V = m水/ρ水“制造”体积。
1. 测固体密度——“溢水法”
实验步骤:
① 用天平测出石块质量m₀。
② 将烧杯装满水,测总质量m₁。
③ 用细线系住石块,缓慢浸没在烧杯中(溢出水),擦干外壁。
④ 测“杯+剩水+石”的总质量m₂。
逻辑推导:
溢出水的质量:m溢 = (m₀ + m₁) - m₂
石块体积:V石 = V溢 = m溢/ρ水
密度表达式: ρ石 = _______________ (用m₀,m₁,m₂,ρ水表示)
易错点拨:若烧杯未装满水,溢出水的体积偏小,分母(m₀+m₁-m₂)偏小,密度偏大。
2. 测液体密度——“等容法”(标记法)
实验步骤:
① 测空烧杯质量m₀。
② 烧杯装满水,测总质量m₁。
③ 倒掉水擦干,再装满待测液体,测总质量m₂。
逻辑推导:
水的质量m水=m₁-m₀,烧杯容积V = (m₁-m₀)/ρ水
液体质量m液=m₂-m₀
密度表达式: ρ液 = _______________ (用m₀,m₁,m₂,ρ水表示)
易错点拨:若步骤③中烧杯未擦干,有残留水珠,m₂偏大→ρ液 偏大。
核心方法速记表
核心工具
关键策略
体积获取方式
核心表达式(ρ水已知)
天平+量筒
剩余法
V = V量筒示数
ρ = (m₁-m₂)/V
天平+烧杯+水
溢水法(等体积替代)
V石 = m溢/ρ水
ρ石 = m₀ρ水/(m₀+m₁-m₂)
天平+烧杯+水
等容法(同一容器)
V液 = m水/ρ水
ρ液 = (m₂-m₀)ρ水/(m₁-m₀)
中考真题演练
1. (2024·江苏苏州·常规法) 小明测量盐水密度,操作如图。
(1) 将天平放在水平台上,游码归零,指针偏向如图甲,应将平衡螺母向 __________ 调节。
(2) 测得烧杯和盐水总质量为114g。
(3) 将烧杯中的一部分盐水倒入量筒中,如图乙所示,量筒中盐水的体积为 __________ cm³。
(4) 再用天平测出烧杯和剩余盐水的质量,砝码和游码示数如图丙所示,质量为 __________ g。
(5) 经过计算,盐水的密度为 __________ kg/m³。
(6) 【易错进阶】 若在步骤(3)中,有少量盐水溅出量筒外(未流入其他地方),则测得的密度值会 __________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
2. (2023·山东潍坊·等体积替代) 小红测量一颗土鸡蛋的密度(鸡蛋放不进量筒)。她找来天平、大烧杯、水和一支记号笔。
(1) 用天平测出鸡蛋的质量m₁。
(2) 在烧杯中加入适量的水,将鸡蛋浸没,在水面到达的位置做上标记,取出鸡蛋。
(3) ____________________________________________________,测出此时烧杯和水的总质量m₂。(已知原烧杯和水的质量为m₀)
(4) 鸡蛋密度的表达式 ρ = ____________________(用m₁, m₂, m₀, ρ水表示)。
(5) 【误差分析】 由于鸡蛋从水中取出时会带走一部分水,这会导致测得的密度值 __________(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
3. (2025·模拟·等容法) 某同学利用天平、烧杯和水测量未知液体的密度:
(1) 测得空烧杯质量 m₀=20g。
(2) 将烧杯装满水,测得总质量 m₁=70g。
(3) 将水倒尽擦干,装满待测液体,测得总质量 m₂=60g。
(4) 待测液体的密度 ρ液 = __________ g/cm³。
(5) 【误差分析】 若步骤(3)中烧杯未擦干,留有少量水珠,则测得的液体密度会 __________(选填“偏大”或“偏小”)。
第二课时:特殊方法进阶与浮力应用
课时目标
1. 掌握在无天平情况下,利用量筒和水,通过漂浮条件测量密度的方法(一漂一沉法、曹冲称象法)。
2. 理解并熟练运用“双提法”和“三提法”,解决弹簧测力计下的密度测量问题。
3. 掌握“天平+浮力”模型,理解天平示数变化与浮力的等效关系。
4. 能够根据给定的极简工具(如刻度尺),灵活设计实验方案。
环节三:没有天平怎么办?(有量筒,无天平)
核心思想:用浮力“称”质量!漂浮时F浮=G物 ⇒ m物=m排=ρ水V排。
1. 测密度小于水的物体——“一漂一沉法”
实验步骤:
① 量筒中装适量水,记下体积V₁。
② 将蜡块放入量筒中漂浮,记下体积V₂。
③ 用细针将蜡块完全压入水中(浸没),记下体积V₃。
逻辑推导:
漂浮时:m蜡 = ρ水( - )
浸没时:V蜡 = -
密度表达式: ρ蜡 = _______________________ (用V₁,V₂,V₃,ρ水表示)
易错点拨:若细针体积不可忽略,V₃偏大 → V蜡偏大 → 密度偏小。
2. 测密度大于水的固体——“曹冲称象法”(借助漂浮小桶)
实验步骤:
① 量筒中装水,记下体积V₁。
② 将空小桶(或试管)放入量筒漂浮,记下体积V₂。
③ 将石块放入小桶中(仍漂浮),记下体积V₃。
④ 将石块沉入水中(小桶仍漂浮),记下体积V₄。
密度表达式: ρ石 = _______________________ (用V₁,V₂,V₃,V₄,ρ水表示)
环节四:只有弹簧测力计(双提法/三提法)
核心思想:F浮 = G - F拉。
1. 测固体密度——“双提法”
① 一提:测物体在空气中的重力G。
② 二提:将物体浸没在水中,测拉力F。
密度表达式: ρ物 = ________________ (用G,F,ρ水表示)
易错警示:必须浸没且不触底,若触底→F偏小→浮力偏大→体积偏大→密度偏小。
2. 测液体密度——“三提法”
① 一提:测重力G。
② 二提:浸没在水中测拉力F₁。
③ 三提:浸没在待测液体中测拉力F₂。
密度表达式: ρ液 = _________________ (用G,F₁,F₂,ρ水表示)
🧩 环节五:极简工具与高阶拓展
1. 只有刻度尺——自制密度计
原理:漂浮物体F浮=G,ρ液gh浸=常数。
设木棒长L,在水中露出h₁,在待测液体中露出h₂,则ρ液 = ________ ρ水。
2. 天平+浮力模型(手提浸没法)
原理:力的相互作用,天平增加的质量Δm = m排。
实验步骤:
①测石块质量m物;
②烧杯+水质量m₂;
③手提石块浸没(不触底)读m₃。
密度表达式: ρ石 = _________________ (用m物, m₂, m₃, ρ水表示)
核心方法速记表
缺失器材
替代方案
核心原理
典型模型
核心表达式
无天平
量筒+水
漂浮:
m物=m排
一漂一沉法
ρ物 = (V₂-V₁)/(V₃-V₁)·ρ水
无天平
量筒+水+小桶
漂浮转换
曹冲称象法
ρ石 = (V₃-V₂)/(V₄-V₂)·ρ水
无天平无量筒
弹簧测力计+水
F浮=G-F拉
双提法(测固体)
ρ物 = G/(G-F)·ρ水
无天平无量筒
弹簧测力计+水+待测液
V排相等
三提法(测液体)
ρ液 = (G-F₂)/(G-F₁)·ρ水
仅有刻度尺
漂浮体(木棒)
ρ液h浸=常数
自制密度计
ρ液 = (L-h₁)/(L-h₂)·ρ水
天平+浮力
天平+水+手提
Δm=m排
手提浸没法
ρ物 = m物/(m₃-m₂)·ρ水
中考真题演练
4. (2024·辽宁大连·一漂一沉法) 小红测量小蜡块(ρ蜡<ρ水)密度,手边只有量筒、水、一根细针。
(1) 在量筒中装入适量的水,记下体积V₁。
(2) 将蜡块放入量筒中,使其漂浮,记下水面示数V₂。
(3) ________________________________________,记下水面示数V₃。
(4) 蜡块密度的表达式 ρ蜡 = _________________________。
(5) 【误差分析】 若考虑细针的体积(不可忽略),则测得的密度值会 __________(选填“偏大”或“偏小”)。
5. (2025·模拟·双提法/三提法) 某同学用弹簧测力计、烧杯、水、细线测量金属块和未知液体的密度。
(1) 金属块在空气中的重力 G=4N。
(2) 浸没在水中,示数 F₁=3N。
(3) 浸没在未知液体中,示数 F₂=3.2N。
(4) 金属块的密度 ρ金 = __________ kg/m³;未知液体的密度 ρ液 = __________ kg/m³。(ρ水=1.0×10³kg/m³)
(5) 【误差分析】 若步骤(3)中金属块接触了烧杯底部,则测得的液体密度会 __________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
6. (2023·河北·天平+浮力法) 小明用天平、烧杯、水、细线测量石块密度。
(1) 石块质量 m₁=52g。
(2) 烧杯装适量水,天平示数 m₂=100g。
(3) 用细线系住石块,手提细线将石块浸没在水中(不触底、不碰壁),天平示数 m₃=120g。
(4) 石块受到的浮力 F浮 = __________ N。
(5) 石块的密度 ρ石 = __________ g/cm³。
(6) 【误差分析】 若步骤(3)中石块触底,则 m₃ 将变为 __________ g,测得的密度将 __________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
✅ 自我挑战与反思
核心方法
是否掌握
对应例题
常规法测液体密度(剩余法)
第1题
溢水法测固体密度
方法讲解
等容法测液体密度
第3题
标记法(等效替代)
第2题
一漂一沉法(无量筒测密度)
第4题
曹冲称象法(密度大于水)
见方法讲解
双提法(弹簧测力计测固体)
第5题
三提法(弹簧测力计测液体)
第5题
刻度尺自制密度计
见方法讲解
天平+浮力模型
第6题
适用年级:九年级 版本:人教版第 1 页 共 1 页
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