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密度测量方法的总结

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密度是初中科学科物理部分的一个重要概念,而密度的常规测量过程更是一个考查的重点,另外,综合运用浮力、质量等知识,用非常规方法测量密度,可以很好地锻炼学生灵活运用知识的能力,对培养学生的学习兴趣也很有帮助。

一、密度测量常规方法

1.密度大于水的固体密度测量方法

(1)用天平测出被测物体的质量m

(2)用量筒采用排水法V

(3)用公式ρ=m/V计算出物体密度

2.密度小于水的固体密度测量方法

(1)用天平测出物体的质量m

(2)用沉锤法测出物体体积,具体做法:取小石块用细线绑好,沉入量筒水面下,读出刻度V1,再将石块与被测物体绑在一起,沉入水面下,读出刻度V2,则被测物体的体积V=V2-V1

(3)用公式ρ=m/V计算出被测物体的密度

3.液体密度的测量方法

(1)用烧杯取适量被测液体用天平测出质量m1

(2)将烧杯中的液体倒入量筒中一部分,测出其体积V

(3)用天平测出剩余液体和烧杯的总质量m2

(4)则液体密度ρ=(m1-m2)/V

小结:从上述测量过程可以看出,天平与量筒是测量密度的两个重要器材,天平用来测质量,量筒用来测体积,这些属于常规方法。另外,我们还可以在不用天平或不用量筒情况下,测密度,则就是非常规方法。

二、几种非常规的密度测量方法

1.没有天平,只有量筒的时候

(1)不规则固体(以石子为例)

器材:小塑料桶(或金属桶)、量筒、细线、水

①找一只小塑料瓶(或金属桶),(可以浮在水面上,直径小于量筒)放在盛有适量水的量筒中,读出水面所对刻度,记为V1;

②将适量石子放在小塑料瓶中,使小瓶漂浮在水面上记下此时刻度,记为V2;

③将石子从小塑料瓶中取出,用细线绑着,慢慢浸没在水中,读出量筒刻度,记为V3;

④数据处理:V石=V3-V1

m石=G石/g=F浮/g=ρ水g(V2-V1)/g=ρ水(V2-V1)

ρ石=m石/V石=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)

(2)若是密度小于水的固体,(如木块)

器材:量筒、细针(或牙签)、水

①往量筒中注入适量水,读出体积为V1;

②将木块放入水中,漂浮,静止后读出体积V2;

③用细针插入木块,使木块浸没水中,读出体积为V3。

④数据处理:m木=G木/g=F浮/g=ρ水g(V2-V1)/g=ρ水(V2-V1)

V木=V3-V1

ρ木=m木/V木=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)

2.没有量筒,只有天平的时候

(1)密度大于水的不规则固体(固体不溶于水)(以石子为例)

器材:天平、塑料小桶、溢水杯

①首先用天平正确称量出石子的质量,记为m石;

②取一塑料小桶,用天平称出质量m桶;

③取溢水杯,装满水,将石子慢慢浸没其中,用小桶接收溢出的水;

④在天平上称出小桶和水的总质量,记为m总

⑤数据处理:V石=V排水=m水/ρ水=(m总-m桶)/ρ水

ρ石=m石/V石=m石ρ水/(m总-m桶)

(2)液体密度

器材:玻璃杯(或烧杯)、天平、水

①取一个空杯子,用天平称出质量,记为m杯;

②在杯子中倒入适量水,在杯壁上记下液面位置,秤出杯子和水的总质量m杯+水;

③将杯子中的水倒出,将杯子擦干。再在杯子中倒入待测液体,用胶头滴管使其液面到达标记处;

④用天平秤取杯子和待测液体的总质量m杯+液;

⑤数据处理:m液=m杯+液-m杯

V液=V水=m水/ρ水=(m杯+水-m杯)/ρ水

ρ液=m液/V液=(m杯+液-m杯)ρ水/(m杯+水-m杯)

3.既没天平,也没量筒

(1)密度大于水的不规则固体(以石子为例)

器材:弹簧测力计、细线、烧杯、水

①将石子用细线绑好,挂在弹簧测力计下,读出示数,记为F1;

②烧杯中盛些水,将石子浸没水中,读出此时弹簧测力计的示数,记为F2;

③数据处理:m石=G石/g=F1/g

V石=V排=F浮/ρ水g=(F1-F2)/ρ水g

ρ石=m石/V石=F1ρ水/(F1-F2)

(2)液体密度(方法一)

器材:弹簧测力计、细线、烧杯、石子、水

①将石子用细线绑好,挂在弹簧测力计下,读出示数,记为F1;

②烧杯中盛些水,将石子浸没水中,读出此时弹簧测力计的示数,记为F2;

③将烧杯中的水倒干净,加入待测液体,将石子擦干后,浸没在该液体中,读出此时弹簧测力计的示数,记为F3;

④数据处理:m石=G石/g=F1/g

V石=V排水=F浮1/ρ水g=(F1-F2)/ρ水g

F浮2=ρ液gV石得到ρ液=F浮2/gV石=(F1-F3)/gV石

=(F1-F3)ρ水/(F1-F2)

(3)液体密度(方法二)

器材:铁架台,U形管、水、刻度尺、胶头滴管

①将U形管竖直固定在铁架台上,底部和台面接触;

②在U形管一侧加入适量水;

③在U形管另一侧,注入被测液体,直至两液体交界面位于管子底部中间为止;

④用刻度尺测量出水柱和被测液体柱高度h水和h液

数据处理:水柱产生压强:P水=ρ水gh水

P液=ρ液gh液

因为P水=P液

所以ρ水gh水=ρ液gh液

得到ρ液=ρ水h水/h液