例談測(cè)量密度的特殊方案

1、例談測(cè)量密度的特殊方案在中考考試中，把探究性實(shí)驗(yàn)作為中考命題的重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)探究題的考查成為各地每套中考題的亮點(diǎn)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)題的綜合性和創(chuàng)新性。測(cè)定物質(zhì)的密度是初中物理一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，常規(guī)方法是用天平測(cè)出被測(cè)物體的質(zhì)量m，用量筒測(cè)被測(cè)物體的體積V，再用密度公式= m / V求出密度。而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)題目中往往拓寬到只給一種儀器，甚至一種也沒有，而代以其他實(shí)驗(yàn)器材，用特殊方法來測(cè)量密度，因此尋找合適的代換就很關(guān)鍵，大部分實(shí)驗(yàn)都借助水來完成。在十幾年的畢業(yè)班教學(xué)的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生由于找不到合適的方法造成了很多不必要的錯(cuò)誤，正確掌握方法對(duì)解決這類問題至關(guān)重要。下面筆者結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)歷，以測(cè)量牛

2、奶密度為例，將各種方法歸納如下：設(shè)計(jì)多種測(cè)量牛奶密度的方法，所需器材請(qǐng)?jiān)谝韵绿峁┑钠鞑闹羞x擇。天平(含砝碼)、刻度尺、兩端開口的直玻璃管(一端扎有橡皮膜)、燒杯(無(wú)刻度)、適量的水、足量的牛奶、細(xì)線、彈簧測(cè)力計(jì)、石塊、正方體木塊、刻度尺一、等體積法方法一器材：天平(含砝碼)、刻度尺、燒杯(無(wú)刻度)、適量的水、足量的牛奶。實(shí)驗(yàn)步驟：1）、用天平稱出燒杯的質(zhì)量m0；2）、往燒杯內(nèi)倒?jié)M水，稱出總質(zhì)量m1；3）、倒去燒杯中的水，往燒杯中倒?jié)M待測(cè)牛奶，稱出總質(zhì)量m2; 計(jì)算表達(dá)：評(píng)析：因?yàn)榕Ｄ毯退捏w積相同，可以借助水的質(zhì)量和密度求出水的體積，而得到牛奶的體積，這樣就可以求出牛奶的密度了。方法二器材：天

3、平(含砝碼)、彈簧測(cè)力計(jì)、石塊、燒杯(無(wú)刻度)、適量的水、足量的牛奶、細(xì)線、實(shí)驗(yàn)步驟：1）、用細(xì)線系住石塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，測(cè)出石塊的重力為G。 2）、將石塊浸沒在水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)石塊的拉力為F1。3）、將石塊浸沒在牛奶中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)石塊的拉力為F2。 牛奶的密度為：評(píng)析：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量同一物體浸在兩種液體中的浮力，石塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力為：G - F1，石塊浸沒在牛奶中時(shí)受到的浮力為：G -F2 ，根據(jù)阿基米德原理，可以借助石塊在水中受到的浮力和水密度求出石塊排開水的體積，而石塊排開牛奶的體積，石塊排開牛奶的體積和排開水的體積相等，這樣就可以求出牛奶的密度了。h水圖

4、乙圖甲h牛二、等壓強(qiáng)法器材：刻度尺、兩端開口的直玻璃管(一端扎有橡皮膜)、燒杯(無(wú)刻度)、適量的水、足量的牛奶、細(xì)線實(shí)驗(yàn)步驟： 1).燒杯中倒入適量的水；2).將適量的牛奶倒入直玻璃管中，讓扎有橡皮膜的一端放在水平桌面上，如圖甲，用刻度尺測(cè)出牛奶的高度h牛； 3).將直玻璃管緩緩豎直放入燒杯的水中，觀察橡皮膜的凹陷程度，直到橡皮膜呈水平狀態(tài)時(shí)為止。用刻度尺測(cè)出橡皮膜到水面的高度h水 牛奶的密度為評(píng)析：因?yàn)橄鹌つこ仕綘顟B(tài)，說明管內(nèi)的牛奶對(duì)橡皮膜的壓強(qiáng)和管外的水對(duì)橡皮膜的壓強(qiáng)相等，即,化簡(jiǎn)即可得到牛奶的密度。三、等浮力法器材：刻度尺，一個(gè)正方體木塊，一個(gè)燒杯，牛奶，水。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）在燒杯中注

5、入適量的水，把木塊放入水中，待木塊靜止后記下液面在木塊上對(duì)應(yīng)的位置，取出木塊，用刻度尺測(cè)出木塊浸入水中部分的長(zhǎng)度h1。（2）在燒杯中注入適量的牛奶，把木塊放入牛奶中，待木塊靜止后記下液面在木塊上對(duì)應(yīng)的位置，取出木塊，用刻度尺測(cè)出木塊浸入牛奶中部分的長(zhǎng)度h2 。提示：。 （3）牛奶的密度 評(píng)析：因?yàn)槟緣K在水和牛奶中都處于漂浮狀態(tài)，浮力等于重力，所以木塊在水中受到的浮力和其在牛奶中受到的浮力相等，,即,化簡(jiǎn)即可得到牛奶的密度。四、對(duì)于固體密度的測(cè)量，大家可以模仿液體密度的測(cè)量，試一試吧！例1：現(xiàn)有量筒、水、燒杯、一根細(xì)針，如何用這些器材測(cè)定一小木塊的密度？寫出你的測(cè)量方法步驟，并寫出木塊密度的表達(dá)

6、式。（不考慮木塊吸水）器材：木塊、水、細(xì)針、量筒 步驟：1）、往量筒中注入適量水，讀出體積為V1；2）、將木塊放入量筒中的水中，漂浮，靜止后讀出體積 V2；3）、用細(xì)針插入木塊，將木塊_，讀出體積為V3。表達(dá)式：=_ 例2：老師給小華如下器材：一只100ml的量筒、一個(gè)裝有100ml純水的燒杯、細(xì)線、一塊橡皮泥。要求小華同學(xué)用這些器材測(cè)出橡皮泥的密度，小華細(xì)想后感到有困難，相信你有辦法完成該實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你幫她設(shè)計(jì)一種方案及用測(cè)得的物理量計(jì)算橡皮泥密度的表達(dá)式。 實(shí)驗(yàn)步驟： 在量筒內(nèi)倒入適量的水，記下體積V0； 將橡皮泥做成船形使橡皮泥漂浮在量筒中，記下體積V1； 將橡皮泥_，記下體積V2。（2）橡

7、皮泥密度的表達(dá)式：_ 例3：不準(zhǔn)用量筒，測(cè)量工具只用天平，如何測(cè)量某個(gè)金屬塊的密度。寫出你的測(cè)量方法步驟及金屬塊密度的表達(dá)式。（已知水的密度水）器材：天平、金屬塊、水、細(xì)繩 實(shí)驗(yàn)步驟：1）用天平測(cè)出金屬塊的質(zhì)量m 2）往燒杯裝滿水，放在天平上稱出質(zhì)量為 m1；3）用細(xì)線系住金屬塊輕輕放入水中，等水不再溢出后取出金屬塊，_表達(dá)式：=_例4.小紅在海邊拾到一塊漂亮的小石塊，她想測(cè)出小石塊的密度。小紅利用一架托盤天平、一個(gè)燒杯、適量的水和細(xì)線設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量小石塊密度的實(shí)驗(yàn)方案，以下是她設(shè)計(jì)的部分實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你按照小紅的實(shí)驗(yàn)思路，將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用調(diào)節(jié)好的天平稱出小石塊的質(zhì)量m1；（2）在燒杯中注入適量的水，用天平稱出燒杯和水的總質(zhì)量m2；（3）_ _，在天平右盤添加適量的砝碼，移動(dòng)游碼，天平平衡后，記下總質(zhì)量m3；（4）已知水的密度水，利用上述測(cè)量出的物理量和已知量計(jì)算小石塊密度：石= 。分析：本題石塊的質(zhì)量可以用天平測(cè)量，由于沒有量筒，石塊體積不能直接測(cè)量可運(yùn)用“替代間接測(cè)量法”先測(cè)出燒杯和水的質(zhì)量m2，實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓石塊浸沒在水中，在燒杯上做一記號(hào)，把石塊拿出，加水至記號(hào)處，稱得燒杯和水的質(zhì)量m3，m3-m2為添加的水的質(zhì)量，已知水的密度，算出石塊的體積。求出小石塊密度