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 栏目类别:知识点 >> 初中 >> 物理

固体密度的测量

更新时间:2016/8/30 12:00:00  手机版

  测量密度的原理:

  原理:由密度公式可知,要测量某种物质的密度,需要测量由这种物质构成的物体的质量的体积。

  测量方法:

  1. 形状规则的固体:质量可用天平测量,体积可直接用刻度尺测长、宽、高等,并利用体积公式算出,如正方体的体积V=a3,圆柱体的体积V=πr2h,长方体的体积V=abc,根据求得密度。

  2. 形状不规则的固体(不溶于水):

  (1)体积可用“排水法”间接测出

  (2)质量可用天平测量

  ①先在量筒中倒入适量水,读出水的体积V1(水的多少以刚好淹没固体为宜。水过多,放入固体后液面会超过量程;水过少,不能淹没固体)

  ②将固体用细线拴住慢慢放人量筒内水中,并使其全部淹没,此时读出水与固体的总体积V2

  ③由V=V2-V1,得出固体体积。

  最后根据求得密度。

  Ⅰ方法一:天平量筒法

  例:有一块形状不规则的石块,欲测量它的密度,所需哪些器材并写出实验步骤,并表示出测量的结果。

  分析:用天平和量筒测定密度大于水的物质的密度,可用排水法测体积。

  实验原理:

  实验器材:天平(砝码)、量筒、烧杯、滴管、线、水、石块

  实验步骤:

  (1)用调节好的天平,测出石块的质量m;

  (2)在量筒中倒入适量的水,测出水的体积V1

  (3)将石块用细线拴好,放在盛有水的量筒中,(排水法)测出总体积V2

  实验结论:

  Ⅱ方法二:助沉法

  例:有一块形状不规则的蜡块,欲测量它的密度,所需哪些器材并写出实验步骤,并表示出测量的结果。

  分析:用天平和量筒测定密度小于水的物质的密度,可用助沉法测体积。

  实验原理:

  实验器材:天平(砝码)、量筒、烧杯、滴管、线、水、蜡块、铁块。

  实验步骤:

  (1)用调节好的天平,测出蜡块的质量m;

  (2)在量筒中倒入适量的水,如图甲将蜡块和铁块用细线拴好,先将测铁块没入水中,测出水和石块的体积V1

  (3)再将蜡块浸没在水中,如图乙。(助沉法)测出水、石块、蜡块的体积总体积V2

  实验结论:

  注意:物质的密度比水小,放在量筒的水中漂浮,不能直接用量筒测出体积。例题中采用的方法是助沉法中的沉锤法,还可以用针压法,即用一根很细的针,将物体压入量筒的水中,忽略细针在水中占据的体积,则可用排水法直接测出物体的体积了。

  Ⅲ方法三:等浮力法

  例:小明家买的某品牌的牛奶喝着感觉比较稀,因此他想试着用学过的知识测量一个这种牛奶的密度。他先上网查询了牛奶的密度应该为1.03g/cm3,然后他找来一根粗细均匀的细木棒,在木棒的表面均匀地涂上一层蜡,并在木棒的一端绕上一段金属丝(体积不计),做成了一枝“密度计”,小明又找来一个足够深的盛水容器和一把刻度尺,请你帮助小明利用这些器材设计一个测量牛奶密度的方案。要求写出主要的测量步骤并推导出计算牛奶密度的公式(有足量的水和牛奶)。

  实验原理:漂浮条件、阿基米德原理。

  实验器材:刻度尺、粗细均匀的细木棒、一段金属丝、烧杯、水、牛奶。

  实验步骤:

  (1)将一段金属丝绕在木棒的一端,制成“密度计”,用刻度尺测出其长度L;

  (2)将“密度计”放入盛有水的烧杯中,使其漂浮在水中,用刻度尺测出“密度计”露出水面的高度h水;

  (3)将“密度计”放入盛有牛奶的烧杯中,使其漂浮在牛奶中,用刻度尺测出“密度计”露出牛奶液面的高度h牛。

  实验结论:因为“密度计”在水中和在牛奶中,均处于漂浮状态。因此“密度计”在水中和在牛奶中受到的浮力都等于“密度计”的重力。“密度计”的重力不变,所以两次浮力相等。即F牛=F水,根据阿基米德原理可得:

  ρgV牛排=ρgV

  ρgSh牛排=ρgSh

  ∵h排=L-hh排=L-h

  ∴ρ(L-h)=ρ(L-h

  牛奶的密度:

  注意:从给定的器材看,即无量筒,也无天平,此时解题的着眼点就不能局限于利用质量、体积测密度。应该展开丰富的联想,而给出“密度计”,是和浮力有关的,就要联想到利用浮力测液体的密度。这种利用两次浮力相等来测密度,我们简称为“等浮力法”。

  Ⅳ弹簧测力计法(也可称双提法)

  例:张小清同学捡到一块不知名的金属块,将它放到水中可以沉没,现在,小清同学想测出它的密度,但身边只有一支弹簧秤、一个烧杯及足量的水,请你帮她想一想,替她设计一个测量金属块密度的实验过程,写出实验步骤

  分析与解:

  这是一道典型的利用浮力知识测密度的试题。阿基米德原理的重要应用就是已知浮力求体积。它的基本思路就是用弹簧测力计测出浮力,利用水的密度已知,求得物体的体积,即可计算出物体的密度值。

  实验原理:阿基米德原理

  实验器材:一支弹簧秤、一个烧杯及足量的水、金属块、线。

  实验步骤:

  (1)用细线系住金属块,在烧杯中倒入适量的水;

  (2)用弹簧测力计测出金属块受到的重力G;

  (3)用弹簧测力计测出金属块浸没在水中受到的拉力F。

  实验结论:

  注意:利用弹簧测力计提着金属块测一次重力;再提着金属块测一次金属块在水中时弹簧测力计的拉力。因此简称为双提法。这一实验使用的仪器少,操作简单,是常用的测量物体密度的方法。

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