密度的特殊測量方法

2021-03-04 00:37:17 字數 5128 閱讀 9789

縱觀多年的中考試卷,密度是中考的乙個重點,同時又是中考的熱點,密度的考查主要以操作性的實驗題型出現,在考查知識的同時兼顧實驗操作技能的考查,按照教科書,根據密度的計算公式ρ=m/v,利用天平和量筒,分別測出被測物的質量m和體積v,則可算出被測物的密度,這是最基本的測定物質密度的方法。近年來的中考試題,則往往是天平、量筒不會同時具備,此時只要適當有些輔助器材,同樣可以完成測定物質的密度,現將幾種測定物質密度的特殊方法提供如下:

一、測定液體的密度

1、有天平、無量筒

輔助器材:

盛裝液體的容器(如玻璃杯)、足夠的水。

步驟:(1)用天平測定玻璃杯的質量m1;

(2)將玻璃杯盛滿水測出杯和水的質量m2,則玻璃杯的容積v杯=v水=(m2-m1)/ρ水;

(3)將杯內水倒盡盛滿待測液體,則v液=v杯=v水,用天平測出杯和液體的質量m3;

則被測液體的密度為:ρ液=m液/v液=(m3-m1)ρ水/(m2-m1)

該方法主要是利用水的密度找體積,同時抓住體積為一定值進行測量。

2、有量筒、無天平

輔助器材:

盛裝液體的容器如小杯子(直徑小於量筒直徑)、足夠的水。

步驟:(1)在量筒內盛適量的水,將空杯放入量筒內漂浮,記下此時量筒內水面到達的刻度v1;

(2)將適量待測液體倒入杯內(杯漂浮),記下此時量筒內水面到達的刻度v2;

則被測液體的重:

g液=f浮=ρ水g(v2-v1) m液=g液/g=ρ水(v2-v1)

(3)將量筒內水倒盡,再將杯內液體倒入量筒內測出體積為v液;

則被測液體的密度:ρ液=(v2-v1)ρ水/v液。

該法重在利用漂浮找質量(f浮=g物漂浮)。

3、無量筒、無天平

(1)輔助器材:

較大柱形容器、大小玻璃杯各乙個(直徑小於柱形容器直徑)、足夠的水、刻度尺。

步驟:①在柱形容器內盛入適量的水,將大杯放入水面漂浮,用刻度尺測出此時容器內水面到達的高度h1;

②用小杯盛滿水倒入大杯內(大杯仍漂浮),測出此時容器內水到達的高度h2,設柱體容器的底面積為s;

則小杯的容積v杯=v排=s(h2-h1);

③將大杯內水倒盡,用小杯盛滿待測液體;則v液=v杯,將液體倒入大杯放入柱形容器內(大杯仍漂浮)測出此時容器內水面到達的高度h3;

則:g液=f浮=ρ水gs(h3-h1) m液=ρ水s(h3-h1)

被測液體的密度ρ液=(h3-h1)ρ水/(h2-h1)

該方法主要抓柱形容器橫截面是定值找體積,利用漂浮找質量。

(2)輔助器材:

平底試管、細沙、水、刻度尺。

步驟:①在平底試管中裝入適量細沙使之直立浮在水中,用刻度尺量出浸入水中部分長度h1;

②取出試管擦乾水使之直立浮在被測液體中,量出浸入被測液體中部分長度h2;

設試管橫截面積為s

則:g=f浮水=f浮液,  sh1ρ水g=sh2ρ液g

所以:ρ液=h1ρ水/h2。

該法是利用二次漂浮做橋梁測液體密度。

(3)輔助器材:

壓強計、刻度尺。

步驟:把壓強計金屬盒浸入待測液體中,用刻度尺測出金屬盒浸入的深度為h1,從壓強中讀出u型管中兩邊的液面高度差h2;

則:ρ液gh1=ρ液計gh2

所以:ρ液=ρ液計h2/h1

該法是利用壓強計和液體壓強公式測液體密度。

二、測定固體物質的密度

1、有天平(或彈簧稱)無量筒

(1)規則的實心幾何體(如正方體、長方體、圓柱體等)

輔助器材:

無彈性細線、刻度尺。

步驟:①用天平測出物體的質量m;

②用刻度尺測出正方體邊長為a(或長方體長、寬、高:a、b、c;或用細線和刻度尺測圓柱體橫截面周長c圓柱體高h);

則被測物體積:v正=a3(v長=abc,v圓=c2h/(4π))

固體密度為:ρ正=m/a3

ρ長=m/abc;

ρ圓=4πm/(c2h)

該法重在用刻度尺間接測出規整物體的體積。

(2)不規則實心幾何體(能沉入水中,如小石頭等)

輔助器材:

細線、足夠的水、大小合適的盛水容器。

步驟:①將細線繫住小石頭,用彈簧稱測小石頭的重g;

則小石頭質量:m=g/g

②在容器內盛適量水,將小石頭浸沒水中,此時,彈簧稱示數為g』;

則:f浮=g-g』 ρ水gv排=g-g』

v物=v排=(g-g』)/(ρ水g)  ρ物=gρ水/(g-g』)

該法是利用阿基公尺德原理找體積。

2、有量筒、無天平

(1)只能漂浮的固體物(不吸水)

輔助器材:

足夠的水、大頭針。

步驟:①在量筒內盛適量的水,記下此時量筒內水的體積為v1;

②將大小合適的被測物放入量筒內水面漂浮,記下量筒內水面達到的刻度v2;

則:g物=f浮=ρ水g (v2-v1)

m物=ρ水(v2-v1)

③用大頭針將被測物壓沒水中,記下量筒內水面到達的刻度v3 。

則:v物=v3-v1

被測物的密度:ρ物=(v2-v1)ρ水/(v3-v1)

(2)只能沉沒的固體物(不吸水)

輔助器材:

足夠的水、玻璃杯(直徑小於量筒直徑)、細線。

步驟:①在量筒內放入適量的水,將杯放入水面漂浮,記下此時量筒內水面達到的刻度v1;

②將大小合適的被測物放入杯內(杯漂浮),記下量筒內水面達到的刻度v2;

則:g物=f浮=ρ水g(v2-v1)

m物=ρ水(v2-v1)

③將杯從量筒中取出記下量筒內水面到達的刻度v3;

④用細線繫住被測物浸沒量筒內水中靜止後(全部浸沒),記下量筒內水面到達的刻度v4;

則:v物=v4-v3

物=(v2-v1)ρ水/(v4-v3)

(3)既能漂浮又能下沉的固體物(如小酒杯)

輔助器材:

足夠的水

步驟:①在量筒內盛適量的水,記下此時量筒內水面達到的刻度v1;

②將小酒杯放入量筒內水面漂浮,記下量筒內水面達到的刻度v2;

則:g物=f浮=ρ水g(v2-v1)

m物=ρ水(v2-v1)

③將小酒杯沉沒於量筒內水中,記下量筒內水面到達的刻度v3;

則:v物=v3-v1

ρ物=(v2-v1)ρ水/(v3-v1)

以上方法是利用漂浮找質量,利用排水法找體積。

3、無量筒、無天平

(1)只能漂浮的固體物(不吸水)

輔助器材:

柱形容器(設底面積為s)足夠的水、刻度尺、大頭針。

步驟:①在容器內盛適量的水,用刻度尺測出水面到達的高度h1;

②將大小合適的被測物放入容器內水面漂浮,測出容器內水面到達的高度h2;

則:g物=f浮=ρ水gs(h2-h1)

m物=ρ水s(h2-h1)

③用大頭針將被測物壓沒於水中,測出容器內水面到達的高度h3;

則:v物=s(h3-h1)

物=(h2-h1)ρ水/(h3-h1)

(2)只能沉沒的固體物(不吸水)

輔助器材:

柱形容器(設底面積為s)、足夠的水、玻璃杯(直徑小於柱形容器直徑)、刻度尺、細線。

步驟:①在柱形容器內放入適量的水,將杯放入水面漂浮,用刻度尺測出柱形容器內水面達到的高度h1;

②將大小合適的被測物放入杯內(杯漂浮),用刻度尺測出水面到達的高度h2;

則:g物=f浮=ρ水gs(h2-h1)

m物=ρ水s(h2-h1)

③將杯從柱形容器中取出,測出容器內水面到達的高度h3;

④用細線繫住被測物浸沒量筒內水中,測出容器內水面到達的高度為h4;

則:v物=s(h4-h3)

物=(h2-h1)ρ水/(h4-h3)

(3)既能漂浮又能下沉的固體物(不吸水)

輔助器材:

柱形容器(設底面積為s)、足夠的水、刻度尺。

步驟:①在柱形容器內盛適量的水,測出此時容器內水面到達的高度h1;

②將大小合適的被測物放入柱形容器內水面漂浮,測出水面達到的高度h2;

則:g物=f浮=ρ水gs(h2-h1)

m物=ρ水s(h2-h1)

③將被測物沉沒於容器內水中,測出容器內水面到達的高度h3;

則:v物=s(h3-h1)

物=(h2-h1)ρ水/(h3-h1)

以上方法為利用漂浮找質量,利用柱體找體積。

(4)略大於水密度的固體物(如雞蛋)

輔助器材:

液體密度計、容器、水和食鹽。

步驟:將物體浸沒在盛鹽水的容器中,若物體上浮,向容器中加少量水;若下沉,向容器中加少許鹽,直到物體恰好懸浮在鹽水中,用密度計測出此時鹽水密度,即為物體的密度值。

以上是一些密度測量的特殊方法,所給器材不全,必須採用一些非常規法測物體的質量或體積,其中都借用了水的密度。最後利用ρ=m/v算出待測物密度。非常規性實驗對培養學生的發散性思維,創新能力方面有著非常重要的作用。

三、附部分中考題供參考

1、給你乙個已調好的天平(帶法碼)和乙個盛滿水的燒杯,只用這些器材(不使用任何其它輔助工具)測出一紙包金屬顆粒的密度,要求寫出實驗步驟和計算金屬密度的數學表示式(2023年天津市中考題)。提示:採用溢水法。

2、陸良彩色沙林因其沙色多樣,沙層分明,沙質特別而聞名中外,為了更好地了解彩沙特點,需要測量各色沙的密度,現有一堆幹了的沙,請你設計乙個實驗方案,測出沙的密度。

(1)列出實驗所需器材;

(2)簡述實驗步驟並寫出測量結果的表示式(2023年曲靖市中考題)

3、現有乙隻量筒和乙個玻璃製成的小試管,用這只量筒、試管和水,請你設計乙個實驗,測量製作這只小試管的玻璃的密度。要求:①簡述實驗步驟;②根據實驗中測得的資料(用字母表示),分析並推導出試管(玻璃)密度的表示式。

(2023年昆明市中考題)

4、曲靖市多數縣、區(市)都盛產洋芋,洋芋主要由澱粉和水組成,其密度將影響澱粉的含量,現有量筒、刻度尺、小刀、水桶、燒杯、水,請你從中選用適當器材,設計一種測洋芋密度的方法。(2023年曲靖市中考題)

5、現有彈簧秤、細線、量筒、小木塊(能放入量筒中),小木塊的密度小於待測液體的密度,只用這些器材測定未知液體的密度。

①寫出實驗的主要步驟;

②用測出量和常數寫出待測液體密度的數學表示式。

6、要測量形狀為長方體的小合金塊的密度,若手邊已有以下器材:細線、彈簧測力計、盛有水的桶,請你再自選一種器材與上述器材配合,測量小合金塊的密度。要求用三種方法測,把答案填在**中:

(2023年山東市中考題)

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