在初中物理学习中,“密度”这一知识点既是重点也是难点,在社会生活及现代科学技术中密度知识的应用也十分普遍,对未知物质密度的测定具有十分重要的现实意义,特别是为现在的探究式学物理教学,自主参与式学习提供了很好的素材,值得我们认真地探索和挖掘。在此,把一些物质密度的特殊测量方法,呈现出来,供大家参考和探究。
1、利用天平和量筒分别测出物质的质量和体积,根据公式计算
原理:公式(测密度的一般方法)
2、没有天平,只有量筒
例:如何用量筒测一只小酒杯玻璃的密度(量筒口径大于小酒杯口径)?
分析:小酒杯玻璃的体积可用量筒直接测出来,关键是如何测出小酒杯的质量,在这里可以利用浮力知识,即物体漂浮在水面时,浮力等于重力,,求出小酒杯的质量,可以根据阿基米德原理求出(可由量筒直接读出)
解:在量筒中盛适量的水,记为(图1),把小酒杯轻放在水面,让其漂浮在水面,记下水面的示数为(图2),则,,所以,小酒杯的质量为,最后让小酒杯沉入水中(玻璃全部浸入水中),记下水面的示数,则玻璃的体积为,这样由公式可以算出玻璃的密度。
3、没有天平,没有量筒,利用弹簧秤或电子秤
例:小李同学订了一份牛奶,他想测出牛奶的密度,但他手边只有一个空酒杯或一次性塑料杯,一台电子秤,足量的水,你能帮他设计方案完成任务吗?
分析:题目中,没有量筒,不能直接测出牛奶的体积,但有一个杯子,可以利用体积相等来解决这一问题,由可知,当相等时,与成正比,即,用电子秤分别测出体积相同的一杯水和一杯牛奶的质量即可。
4、没有量筒和天平,用弹簧秤测固体物质的密度
例:小张同学在参观三峡大坝时,想到三峡大坝为什么选址在这个地方而不是其它地方,肯定是这个地方的地址条件相当特殊。他随手捡起一块当地深挖出来的小石头,想测一测石头的密度,可又没有天平,量筒。但他家有一个小弹簧秤。你能帮他想出办法来吗?
解:用弹簧秤可以测出小石块的重力,求出质量。
小石块的体积可以利用排水法求出:即在一个系有细线的塑料杯中盛满水,用弹簧秤测总重量,然后把小石块全部浸入水中,排出一部分水,取出小石块,再测出剩余水的总重量,则排出水的重量为,排出水的体积也就是小石块的体积为,最后根据求出。
5、没有天平,也没有量筒,用一只连通器
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。
解:如图所示,两根玻璃管组成了一个连通器,在管中注入适量的水。然后用滴管向管中慢慢注入待测液体,从待测液体和水分界处的水平面向上分测出两管中液柱的高度和。
根据连通器的特点,管中液体处于静止状态时,分界面等高处两管中压强相等:,然后根据液体压强公式可以求出。
6、没有天平,量筒,只用一刻度尺
例:一圆柱形实心物体,漂浮在水面上,则该物体的密度是多少?
解:如图,圆柱体漂浮在水面,根据物体漂浮的条件:,
即:,
即:
所以,只需要用刻度尺测出圆柱体的高和露出水面的长度即可求出。(小于)
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