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“密度”是初中物理知识中很重要的一个知识点,也是必须要掌握的知识点。对“密度”的考察多以实验的题型出现,因此通过实验探究活动要学会测量固体和液体的密度。
利用ρ=m/V间接测量物质的密度,可以转化为测质量和体积两个问题。
一、测质量的方法
1、测液体的体积:用量筒测量。
2、测固体的体积。
(1)形状规则的固体:用刻度尺测量并计算,如长方体 V=abc
(2)形状不规则的固体:①不溶于水的固体:(i)当物体漂浮在水面(如蜡),用针扎 法或坠物法。(ii)当物体沉在水底(如石块),常采用排水法。②当固体溶于水(如冰糖),常采用(i)排油或排沙法。(ii)排饱和溶液的方法来测体积。③溢水法:如将石块浸没在盛满水的容器中,一处的水与石块体积相等。
例1、小东同学在测量盐水密度的实验中,其方法和步骤完全正确,如图15甲显示的是他将烧杯中的部分盐水倒入量筒后,天平重新平衡的情景,乙显示的是倒入盐水后量筒的读数。
(1)根据图中相关数据帮小东将下表填写完整。
(2)另一位同学的实验方法是:先测出空烧杯的质量,并在量筒中倒入盐水,测出盐水的体积,再把量筒内盐水全部倒入烧杯,测出烧杯和盐水的总质量,然后计算盐水的密度;用这种方法测出盐水的密度ρ’与小东测出盐水的密度ρ相比较,则ρ’____ρ(选填“>”、“< ”或“=” )
解析:测量密度的设计方案应注意减小实验误差。本实验的两种设计方案虽然都可以测出盐水的密度,但测量的误差大小不同。在小东同学的方案中,将部分盐水倒入量筒后,杯子和剩余盐水的质量从图甲可知是117g,则未倒出盐水时烧杯和盐水的总质量为117g+33g = 150g ,量筒中盐水的体积为30 c m3,可知盐水的密度为1.1× 103kg/m3,在该方案中避免了因烧杯内壁的残留而造成的实验误差。
在另一位同学的方案中,将盐水由量筒倒入烧杯时,量筒的内壁不可避免的有残留,导致烧杯中盐水的质量偏小。根据密度公式ρ=m/V可知,测量盐水的密度数值偏小。
答案: (1)
(2) <
二、密度的特殊测量
密度实验多以设计实验的题型出现,而缺少器材的实验方案设计,可以有效地考查灵活运用所学知识解决实际问题的能力。在缺少实验器材的情况下,如何设计实验测出要测量的物理量是设计实验的关键所在。一般情况下可以采用等效替代法。如在缺少量筒时用等体积替代,缺少砝码时用等质量替代等。
例2、下面是张超同学利用量筒和水测量橡皮泥密度的实验过程及分析,请完成下列填空。
(1)把橡皮泥在量杯装适量的水。读出水面对应的刻度值V1;
(2)把橡皮泥捏成碗状,小心放入量杯使之漂浮在水面上,读出此时水面对应的刻度值V2 ,根据_______原理可求出橡皮泥的质量;
(3)再把橡皮泥团成球防入量杯使之沉入水底,读出此时水面对应的刻度值V3;
(4)利用密度计算公式可推导出橡皮泥密度的表达式为:ρ=________
下图是整个实验的操作情景。由图中读数可算出橡皮泥的密度是__________kg/m3
解析:本实验中因为缺少天平,不能用常规的方法测量橡皮泥的密度,因而测量橡皮泥的质量是本实验的设计重点。由实验的步骤和所给的图可知,张超同学采用的方法是将橡皮泥捏成碗状使之漂浮在水面上,根据漂浮条件来求橡皮泥的重力进而求得橡皮泥的质量;再利用常规的方法测量橡皮泥的体积,从而求出橡皮泥的密度。
答案:漂浮条件和阿基米得原理ρ=ρ水(V2- V1)/(V3-V1)
1.75× 103kg/m3
综上所述是一些常见问题及解决方法,其他不在一一举例详述。在“密度”这一部分知识学习过程中,要不断地通过实验探究加深对知识的理解,遇到具体问题能做到举一反三,以不变应万变。
(河北省晋州市第五中学 052260)
利用ρ=m/V间接测量物质的密度,可以转化为测质量和体积两个问题。
一、测质量的方法
1、测液体的体积:用量筒测量。
2、测固体的体积。
(1)形状规则的固体:用刻度尺测量并计算,如长方体 V=abc
(2)形状不规则的固体:①不溶于水的固体:(i)当物体漂浮在水面(如蜡),用针扎 法或坠物法。(ii)当物体沉在水底(如石块),常采用排水法。②当固体溶于水(如冰糖),常采用(i)排油或排沙法。(ii)排饱和溶液的方法来测体积。③溢水法:如将石块浸没在盛满水的容器中,一处的水与石块体积相等。
例1、小东同学在测量盐水密度的实验中,其方法和步骤完全正确,如图15甲显示的是他将烧杯中的部分盐水倒入量筒后,天平重新平衡的情景,乙显示的是倒入盐水后量筒的读数。
(1)根据图中相关数据帮小东将下表填写完整。
(2)另一位同学的实验方法是:先测出空烧杯的质量,并在量筒中倒入盐水,测出盐水的体积,再把量筒内盐水全部倒入烧杯,测出烧杯和盐水的总质量,然后计算盐水的密度;用这种方法测出盐水的密度ρ’与小东测出盐水的密度ρ相比较,则ρ’____ρ(选填“>”、“< ”或“=” )
解析:测量密度的设计方案应注意减小实验误差。本实验的两种设计方案虽然都可以测出盐水的密度,但测量的误差大小不同。在小东同学的方案中,将部分盐水倒入量筒后,杯子和剩余盐水的质量从图甲可知是117g,则未倒出盐水时烧杯和盐水的总质量为117g+33g = 150g ,量筒中盐水的体积为30 c m3,可知盐水的密度为1.1× 103kg/m3,在该方案中避免了因烧杯内壁的残留而造成的实验误差。
在另一位同学的方案中,将盐水由量筒倒入烧杯时,量筒的内壁不可避免的有残留,导致烧杯中盐水的质量偏小。根据密度公式ρ=m/V可知,测量盐水的密度数值偏小。
答案: (1)
(2) <
二、密度的特殊测量
密度实验多以设计实验的题型出现,而缺少器材的实验方案设计,可以有效地考查灵活运用所学知识解决实际问题的能力。在缺少实验器材的情况下,如何设计实验测出要测量的物理量是设计实验的关键所在。一般情况下可以采用等效替代法。如在缺少量筒时用等体积替代,缺少砝码时用等质量替代等。
例2、下面是张超同学利用量筒和水测量橡皮泥密度的实验过程及分析,请完成下列填空。
(1)把橡皮泥在量杯装适量的水。读出水面对应的刻度值V1;
(2)把橡皮泥捏成碗状,小心放入量杯使之漂浮在水面上,读出此时水面对应的刻度值V2 ,根据_______原理可求出橡皮泥的质量;
(3)再把橡皮泥团成球防入量杯使之沉入水底,读出此时水面对应的刻度值V3;
(4)利用密度计算公式可推导出橡皮泥密度的表达式为:ρ=________
下图是整个实验的操作情景。由图中读数可算出橡皮泥的密度是__________kg/m3
解析:本实验中因为缺少天平,不能用常规的方法测量橡皮泥的密度,因而测量橡皮泥的质量是本实验的设计重点。由实验的步骤和所给的图可知,张超同学采用的方法是将橡皮泥捏成碗状使之漂浮在水面上,根据漂浮条件来求橡皮泥的重力进而求得橡皮泥的质量;再利用常规的方法测量橡皮泥的体积,从而求出橡皮泥的密度。
答案:漂浮条件和阿基米得原理ρ=ρ水(V2- V1)/(V3-V1)
1.75× 103kg/m3
综上所述是一些常见问题及解决方法,其他不在一一举例详述。在“密度”这一部分知识学习过程中,要不断地通过实验探究加深对知识的理解,遇到具体问题能做到举一反三,以不变应万变。
(河北省晋州市第五中学 052260)