特殊方法测密度

特殊方法测密度

1、测密度一般都用密度的定义ρ=m/v计算,找出质量和体积,从而得到密度的表达式。但有时因为缺少工具不能直接得到关于质量和体积的数据,就只有通过学过的知识进行转化或者代换。

2、也有少数可以直接得到液体的密度,比如压强直接与液体的密度有关,浮力也与液体的密度直接有关,但是固体的密度很少可以直接得到,除开知道重力和体积。

一、 有天平,无量筒(等体积替代法)

1. 固体

仪器:石块、烧杯、天平和砝码、足够多的水、足够长的细线(1) 用调好的天平测出待测固体的质量m0

m(2) 将烧杯中盛满水,用天平测得烧杯和水的质量m0m1

1m2

表达式: m水=m0?m1?m2(3) 用细线系住石块,使其浸没在烧杯中,待液体溢出后,

??m0用天平测得此时烧杯总质量m2

2. 液体

m?水0?m1?m2仪器:烧杯、足够多的水,足够多的待测液体、天平和砝码

水液体(1) 用调整好的天平测得空烧杯的质量为m0

m0m1m(2) 将烧杯装满水,用天平测得烧杯和水质量为2

m1 表达式:(3) 将烧杯中的水倒掉,然后在烧杯中装满待测液体,测

m

水=m1?m0得此时烧杯和液体的质量为m

2

??m2?m0

m1?m?水0例:小刚同学想测酱油的密度,但家里只有天平、小空瓶,而没有量筒.他思考后按照自己设计的实验步骤进行了测量,测量内容及结果如图所示.

(1)他第三次测得物体的质量如上图b中砝码和游码所示,其结果m3= g

(2)请按照上图a中的实验数据计算:①酱油的体积为 cm3;②酱油的密度 ㎏/m3

二、有量筒,无天平(曹冲称象法)

1、固体

1

器材:水槽、烧杯、量筒、足够多的水和细线、石块、笔或橡皮筋

V(1) 用细线系住石块,将其放入烧杯内,然后烧杯放入盛有水

1V2V3

的水槽内,用笔在烧杯上标记出液面

表达式:

(2) 取出塑料盒内的固体,往里缓慢倒入水,直到量筒内液面

??V1VV?水达到标记的高度

3?2(3) 将烧杯内水倒入量筒内,读取示数为V1

2、固体

(4) 在量筒内装有适量的水,示数为V2,然后通过细线将固

体放入液体内,测得此时示数为V3 器材:量筒、待测固体、足够的水和细线、木块或塑料盒 (1) 将一木块放入盛有水的量筒内,测得体积为V1 V1V2V3

(2) 将待测固体放在木块上,测得量筒示数为V2

公式: (3) 然后通过细线将固体也放入量筒内,此时量筒示数为V3

??V2?V1V?3?V水1例:小明同学在过生日时收到了一个内有“生日快乐”的小水晶球,如图是他用量筒、小玻璃杯来测量水晶球

密度的实验示意图,实验记录表格尚未填写完整,请你帮他完成表格中的内容。

100 ml 100 ml 100 ml 80 80 80 空玻璃杯漂 60 60 60 浮在水面上水晶球从玻璃杯中 4 4 4时量筒的示 取出放入水中时量水晶球的密/g/cm 2 2 2数/ cm3 筒的示数/ cm3 度3

60 三、只有弹簧测力计

1. 固体(双提法)

器材:弹簧测力计、烧杯、足够的水和细线、石块

(1) 用细线系住石块,用调整好的弹簧测力计测得石块的重力

GF0G0

(2) 用弹簧测力计悬挂着固体,将其完全浸没在盛有水的烧杯

表达式:

内,此时示数为 ?-F,??G0F

水gV排=G0G水0-F?

2.液体(三提法)

器材:弹簧测力计、待测液体、石块、烧杯、足够多的水和细线

(1) 用细线系住石块,用调整好的弹簧测力计测得金属块的重力G0 F1F2(2) 将烧杯中装入足够多的水,用弹簧测力计悬挂着金属块浸没在G0水中,不触及烧杯侧壁和底部,此时示数为F1

(3) 将烧杯中装入足够多的待测液体,用弹簧测力计悬挂着石块浸

水G0?F液1??水 gV排=F2??液gV排没在待测液体中,不触及烧杯侧壁和底部,此时示数为F2 表达式: ?G0-F2 液?G?水0-F1

四、只有刻度尺

1. 土密度计法 水液h2 h1 表达式: ?水gh1=?液gh2 h??h1?液?? h??h2水器材:玻璃管、橡皮膜和细线、烧杯、足够多的水和待测液体、刻度尺 2. 等压强法

(1) 使用刻度尺测出试管的长度h,通过细线用橡皮膜将玻璃管一端密封住

液(2) 玻璃管内部装有适量的待测液体,用刻度尺测量液面高度为h1,缓慢浸

h2h1入盛有水的烧杯内,直至橡皮膜水平

水(3) 测得玻璃管露出水面的高度?h 表达式: ?水gh1=?液g(h??h) h?液?1?水h?h

m??水(h2-h1)s 表达式:

器材:刻度尺,烧杯、足够的水和待测液体、粗细均匀的塑料棒或木棒,足够的金属丝 (1)取粗细均匀的木棒,用刻度尺测量其长度h,底部缠上足够的金属丝 (2)烧杯中装入足够多的水,将木棒放入烧杯内竖直漂浮,用刻度尺测量露出水面的高度Δh1 (3)倒掉烧杯中的水,装入足够多的待测液体,将木棒放入烧杯内,使其竖直漂浮,用刻度尺测量露出液面的高度Δh2 (3)将烧杯中的水全部倒净,再倒入适量的待测液体,用天平测出其总质量为m3;

(4)_______________________________________。在右盘中增减砝码,并调节游码,测出天平平衡时砝码的质量和游码对应数值的总和为m4;

(5)已知水的密度为ρ水,利用上述测量出的物理量和已知量计算待测液体密度的表达 式为: 。

例:课外活动时,物理小组的同学用如图所示的方法测定一块矿石的密度。请你根据图景填写下表,跟同学们一起完成实验。(g=10N/kg)

甲图中砝码和游码总质量值m1/g 80

U形管法

例:现有透明塑料管连接着的两根玻璃管及铁架台,米尺,滴管和足够的水,用这些器材可以测出不溶于水的液体(例如食用油)的密度,写出你的探究方法。

压强法

用刻度尺、两端开口的直玻璃管(一端有橡皮膜)、烧杯、适量的水、足量的牛奶、细线。计一种测量奶密度的方法。 实验步骤:

在玻璃管内倒入一定深度的牛奶。

将管竖直放入水中,带橡皮膜水平时,用刻度尺量出管底到牛奶面和水面的深度,分别为h1、h2。 根据p1=p2得表达式:ρ牛奶=h2ρ水/h1

例1:某老师上课时作如图所示的实验。爱动脑筋且善于动手的小阳同学,当即悟到对此实验装置稍作改造进可以测出其他液体的密度。 (1)小阳对该套装置进行简易的改进,在玻璃筒外壁上沿轴线方向贴一张标有 的防水纸条。

(2)用塑料片堵住玻璃管的一个端口并将其浸在水中一定深度h1,然后往玻璃管里倒入待测液体当塑料片恰好脱落时,记下待测液体在管中的深度h2。请推导出待测液体的密度表达式:ρ液= 。 C 例2:如图所示,是一个测液体密度的装置(又称海尔密度计),A容器装水,B容器装待测液体,当从上部开口处(打开阀门)抽出少量气体后,A、B两管中的液面都会自动上升到一定高度。那么A、B两管内液体上升的原因是__________________。若B管中液面升得较A管高些,那么A、B两管中液体密度大小关系为PA_______PB(填>、=、或<) A B

乙图中砝码和游码总质量值m2/g 乙图中弹簧测力计示数 F/N 矿石的体积 V/cm3 矿石的质量 m/g 矿石的密度 ρ/g/cm3 3. 浮力法

h1h2h3???水h2?h1h3?h1 二、 天平+浮力法 m1m2m3器材:烧杯,足够的水和细线、待测固体、水槽、刻度尺 (1) 使一空烧杯悬浮在水槽内,用刻度尺测得液面的高度h1 (2) 将待测固体放在烧杯内,测得液面高度h2 (3) 将固体取出通过细线直接放入水槽内,测得液面高度h3。 表达式: 器材:天平和砝码、待测固体、烧杯、足够的水和 F?m3g-m2g=?gV浮水细线 m1(1) 用调节好的天平,测得待测固体的质量m1 ???水m3?m2(2) 把盛有液体的烧杯放在天平上测量,此时 天平示数为m2 (3) 用细线使待测物体浸没在水中,此时天平 的示数m3 例:现有一架天平、一个空烧杯、适量的水、石块、细线、待测液体。小红想利用上述器材测量待测液体的密度,以下是她设计的实验步骤,请你补充完整。 (1)向烧杯中倒入适量的水,用调节好的天平称出烧杯和水的总质量m1; (2)如图21所示,用细线拴住石块,使其全部浸没在烧杯的水中(水未溢出),且不与容器相接触。在右盘中增减砝码,并调节游码,测出天平平衡时砝码的质量和游码对应数值的总和为m2;

图21

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