初中物理知識點(diǎn):固體密度的測量

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
測量密度的原理:
原理:由密度公式可知,要測量某種物質(zhì)的密度,需要測量由這種物質(zhì)構(gòu)成的物體的質(zhì)量的體積。

測量方法:
1. 形狀規(guī)則的固體:質(zhì)量可用天平測量,體積可直接用刻度尺測長、寬、高等,并利用體積公式算出,如正方體的體積V=a3,圓柱體的體積V=πr2h,長方體的體積V=abc,根據(jù)求得密度。

2. 形狀不規(guī)則的固體(不溶于水):
(1)體積可用“排水法”間接測出
(2)質(zhì)量可用天平測量
①先在量筒中倒入適量水,讀出水的體積V1(水的多少以剛好淹沒固體為宜。水過多,放入固體后液面會超過量程;水過少,不能淹沒固體)
②將固體用細(xì)線拴住慢慢放人量筒內(nèi)水中,并使其全部淹沒,此時讀出水與固體的總體積V2
③由V=V2-V1,得出固體體積。
最后根據(jù)求得密度。


Ⅰ方法一:天平量筒法
例:有一塊形狀不規(guī)則的石塊,欲測量它的密度,所需哪些器材并寫出實(shí)驗(yàn)步驟,并表示出測量的結(jié)果。
分析:用天平和量筒測定密度大于水的物質(zhì)的密度,可用排水法測體積。
實(shí)驗(yàn)原理:
實(shí)驗(yàn)器材:天平(砝碼)、量筒、燒杯、滴管、線、水、石塊
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)用調(diào)節(jié)好的天平,測出石塊的質(zhì)量m;
(2)在量筒中倒入適量的水,測出水的體積V1
(3)將石塊用細(xì)線拴好,放在盛有水的量筒中,(排水法)測出總體積V2;
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:ρ==。
Ⅱ方法二:助沉法
例:有一塊形狀不規(guī)則的蠟塊,欲測量它的密度,所需哪些器材并寫出實(shí)驗(yàn)步驟,并表示出測量的結(jié)果。
分析:用天平和量筒測定密度小于水的物質(zhì)的密度,可用助沉法測體積。
實(shí)驗(yàn)原理:
實(shí)驗(yàn)器材:天平(砝碼)、量筒、燒杯、滴管、線、水、蠟塊、鐵塊。
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)用調(diào)節(jié)好的天平,測出蠟塊的質(zhì)量m;
(2)在量筒中倒入適量的水,如圖甲將蠟塊和鐵塊用細(xì)線拴好,先將測鐵塊沒入水中,測出水和石塊的體積V1
(3)再將蠟塊浸沒在水中,如圖乙。(助沉法)測出水、石塊、蠟塊的體積總體積V2
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
注意:物質(zhì)的密度比水小,放在量筒的水中漂浮,不能直接用量筒測出體積。例題中采用的方法是助沉法中的沉錘法,還可以用針壓法,即用一根很細(xì)的針,將物體壓入量筒的水中,忽略細(xì)針在水中占據(jù)的體積,則可用排水法直接測出物體的體積了。
Ⅲ方法三:等浮力法
例:小明家買的某品牌的牛奶喝著感覺比較稀,因此他想試著用學(xué)過的知識測量一個這種牛奶的密度。他先上網(wǎng)查詢了牛奶的密度應(yīng)該為1.03g/cm3,然后他找來一根粗細(xì)均勻的細(xì)木棒,在木棒的表面均勻地涂上一層蠟,并在木棒的一端繞上一段金屬絲(體積不計(jì)),做成了一枝“密度計(jì)”,小明又找來一個足夠深的盛水容器和一把刻度尺,請你幫助小明利用這些器材設(shè)計(jì)一個測量牛奶密度的方案。要求寫出主要的測量步驟并推導(dǎo)出計(jì)算牛奶密度的公式(有足量的水和牛奶)。
實(shí)驗(yàn)原理:漂浮條件、阿基米德原理。
實(shí)驗(yàn)器材:刻度尺、粗細(xì)均勻的細(xì)木棒、一段金屬絲、燒杯、水、牛奶。
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)將一段金屬絲繞在木棒的一端,制成“密度計(jì)”,用刻度尺測出其長度L;
(2)將“密度計(jì)”放入盛有水的燒杯中,使其漂浮在水中,用刻度尺測出“密度計(jì)”露出水面的高度h;
(3)將“密度計(jì)”放入盛有牛奶的燒杯中,使其漂浮在牛奶中,用刻度尺測出“密度計(jì)”露出牛奶液面的高度h。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:因?yàn)椤懊芏扔?jì)”在水中和在牛奶中,均處于漂浮狀態(tài)。因此“密度計(jì)”在水中和在牛奶中受到的浮力都等于“密度計(jì)”的重力!懊芏扔(jì)”的重力不變,所以兩次浮力相等。即F=F,根據(jù)阿基米德原理可得:
ρgV牛排=ρgV水排
ρgSh牛排=ρgSh水排
∵h(yuǎn)牛排=L-h(huán)h水排=L-h(huán)
∴ρ(L-h(huán))=ρ(L-h(huán)
牛奶的密度:
注意:從給定的器材看,即無量筒,也無天平,此時解題的著眼點(diǎn)就不能局限于利用質(zhì)量、體積測密度。應(yīng)該展開豐富的聯(lián)想,而給出“密度計(jì)”,是和浮力有關(guān)的,就要聯(lián)想到利用浮力測液體的密度。這種利用兩次浮力相等來測密度,我們簡稱為“等浮力法”。


Ⅳ彈簧測力計(jì)法(也可稱雙提法)
例:張小清同學(xué)撿到一塊不知名的金屬塊,將它放到水中可以沉沒,現(xiàn)在,小清同學(xué)想測出它的密度,但身邊只有一支彈簧秤、一個燒杯及足量的水,請你幫她想一想,替她設(shè)計(jì)一個測量金屬塊密度的實(shí)驗(yàn)過程,寫出實(shí)驗(yàn)步驟
分析與解:
這是一道典型的利用浮力知識測密度的試題。阿基米德原理的重要應(yīng)用就是已知浮力求體積。它的基本思路就是用彈簧測力計(jì)測出浮力,利用水的密度已知,求得物體的體積,即可計(jì)算出物體的密度值。
實(shí)驗(yàn)原理:阿基米德原理
實(shí)驗(yàn)器材:一支彈簧秤、一個燒杯及足量的水、金屬塊、線。
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)用細(xì)線系住金屬塊,在燒杯中倒入適量的水;
(2)用彈簧測力計(jì)測出金屬塊受到的重力G;
(3)用彈簧測力計(jì)測出金屬塊浸沒在水中受到的拉力F。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
注意:利用彈簧測力計(jì)提著金屬塊測一次重力;再提著金屬塊測一次金屬塊在水中時彈簧測力計(jì)的拉力。因此簡稱為雙提法。這一實(shí)驗(yàn)使用的儀器少,操作簡單,是常用的測量物體密度的方法。















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