Ⅰ方法一:天平量筒法例:有一塊形狀不規(guī)則的石塊,欲測(cè)量它的密度,所需哪些器材并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟,并表示出測(cè)量的結(jié)果。分析:用天平和量筒測(cè)定密度大于水的物質(zhì)的密度,可用排水法測(cè)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(cè)出石塊的質(zhì)量m;(2)在量筒中倒入適量的水,測(cè)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(cè)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(cè)量它的密度,所需哪些器材并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟,并表示出測(cè)量的結(jié)果。分析:用天平和量筒測(cè)定密度小于水的物質(zhì)的密度,可用助沉法測(cè)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(cè)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(cè)鐵塊沒(méi)入水中,測(cè)出水和石塊的體積V1 (3)再將蠟塊浸沒(méi)在水中,如圖乙。(助沉法)測(cè)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(cè)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(cè)出物體的體積了。Ⅲ方法三:等浮力法例:小明家買(mǎi)的某品牌的牛奶喝著感覺(jué)比較稀,因此他想試著用學(xué)過(guò)的知識(shí)測(cè)量一個(gè)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(lái)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(lái)一個(gè)足夠深的盛水容器和一把刻度尺,請(qǐng)你幫助小明利用這些器材設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量牛奶密度的方案。要求寫(xiě)出主要的測(cè)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(cè)出其長(zhǎng)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(cè)出“密度計(jì)”露出水面的高度h水;(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(cè)出“密度計(jì)”露出牛奶液面的高度h牛。 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。“密度計(jì)”的重力不變,所以兩次浮力相等。即F牛=F水,根據(jù)阿基米德原理可得:ρ牛gV牛排=ρ水gV水排ρ牛gSh牛排=ρ水gSh水排∵h(yuǎn)牛排=L-h(huán)牛h水排=L-h(huán)水∴ρ牛(L-h(huán)牛)=ρ水(L-h(huán)水)牛奶的密度:注意:從給定的器材看,即無(wú)量筒,也無(wú)天平,此時(shí)解題的著眼點(diǎn)就不能局限于利用質(zhì)量、體積測(cè)密度。應(yīng)該展開(kāi)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(cè)液體的密度。這種利用兩次浮力相等來(lái)測(cè)密度,我們簡(jiǎn)稱為“等浮力法”。Ⅳ彈簧測(cè)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(méi),現(xiàn)在,小清同學(xué)想測(cè)出它的密度,但身邊只有一支彈簧秤、一個(gè)燒杯及足量的水,請(qǐng)你幫她想一想,替她設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量金屬塊密度的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟分析與解: 這是一道典型的利用浮力知識(shí)測(cè)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(cè)力計(jì)測(cè)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(gè)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(cè)力計(jì)測(cè)出金屬塊受到的重力G;(3)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出金屬塊浸沒(méi)在水中受到的拉力F。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:注意:利用彈簧測(cè)力計(jì)提著金屬塊測(cè)一次重力;再提著金屬塊測(cè)一次金屬塊在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力。因此簡(jiǎn)稱為雙提法。這一實(shí)驗(yàn)使用的儀器少,操作簡(jiǎn)單,是常用的測(cè)量物體密度的方法。
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