密度测量专题复习.docx
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密度测量专题复习
初三物理专题复习《密度的测量》
一、复习目标:
1、通过复习密度的测量巩固质量、密度、体积、重力、浮力、压强的简单计算及天平、量筒、弹簧测力计的使用方法。
2、知道测量密度的一般方法,初步掌握测量密度的一些特殊方法,学会评估实验、分析实验误差。
培养学生应用知识解决问题的能力和思维能力
二、自主复习:
1、常见的力学物理量的测量工具:
(1)质量:
_______
(2)体积:
______
(3)长度:
_________(4)力:
____________
2、计算密度必须涉及的两个物理量:
________、________。
3、含有密度、质量、体积、重力的公式:
(1)m=______
(2)G=______
(3)F浮=____________________________(阿基米德原理)
(4)弹簧测力计测浮力:
F浮=___________
(5)物体漂浮、悬浮的条件:
F浮=_________
(6)p=_______(液体压强公式)
4、从包含密度、质量、体积、重力的公式可以看出,密度测量的实验题往往会和浮力、压强、杠杆等相结合。
5、测量密度的题可能倾向:
(1)给出天平和量筒
(2)只给天平
(3)只给刻度尺
(4)只给弹簧测力计
(5)只给量筒
三.方法总结、典例引领
(三)一些测密度的特殊方法(附:
典例引领)
1、利用浮力测密度
(1)用量筒或量杯测密度
原理:
根据物体漂浮在液面上时,F浮=G物=m物g,而F浮=
液gV排,只要能测物体漂浮时的浮力,通过等量代换就能间接算出物体的质量,然后根据
=m/v,求得待测物的密度。
对于不能漂浮的物体,要创造条件使其漂浮。
方法:
等量代换 公式变形 充分利用漂浮F浮=G物的特点
例 请利用一个量筒和适量的水测出一玻璃制成的小试管的密度,写出主要实验步骤和玻璃密度表达式。
分析:
有量筒和水易测出试管的体积,要测其密度关键是如何通过等量代换找出质量。
空试管能漂浮在水面上F浮=G物,算出浮力就知道重力和质量。
实验步骤:
(如图)
(1)在量筒中倒入适量水,记下水面对应刻度V1。
(2)将小试管放进量筒使其漂浮,记下水面对应刻度V2。
(3)将小试管沉浮在量筒里的水中,记下水面对应刻度V3。
表达式:
玻=
拓展:
利用上题中的器材,如何测出沙子的密度。
分析:
沙子的密度大于水,要创造条件使其漂浮(将沙子放进漂浮的试管里),沙子重力等于试管增大的浮力。
实验步骤见图:
表达式:
其实上题中的试管就相当于浮力秤,将被测物放进漂浮的试管,增加的浮力即为被测物重力,G物=
水g(V2-V1)。
“曹冲称象”也是利用这个原理测质量,使船两次浸入水中的深度相同,所受浮力相同,于是大象重等于石头重。
对于密度大于水的橡皮泥,可做成船状使其漂浮,测出V排算出浮力得到质量,再使其下沉测出体积,可算出密度。
(2)用测力计测密度
原理:
根据F浮=
液gV排得V排=
,浸没时V排=V物,测出其浸没时受到的浮力,可计算物体排开液体的体积,即为物体体积。
方法:
等量代换 公式变形 充分利用浸没V排=V物的特点
例 小新能利用的器材有:
弹簧秤、大口溢水杯、口径较小的量筒、细线和足量的水,他要测量一石块的密度,请你写出他能用的两种方法并写出所测石块密度的表达式。
分析:
用弹簧秤很容易测出石块的重力得到质量,但由于量筒口径较小,无法直接测出石块体积。
若能测出其浸没时受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排得V排=
,浸没V排=V物可得石块体积。
然后根据
=
可算出石块密度。
有弹簧秤、溢水杯、量筒,测浮力可用称重法和阿基米德原理。
实验步骤:
方法:
(1)用弹簧秤测出石块的重力G1;
(2)将挂在弹簧下的石块浸没水中
(不能碰到容器底),记下此时弹簧秤示数G2;
石块密度表达式:
石=
1.量筒的使用
(1)量筒的使用方法:
①使用前,首先要认清量筒的最大测量值和分度值(刻度上的每个小格代表的刻度数),在测量前应根据被测物的尺度和测量精度的要求来选择合适的量筒。
②量筒在使用时,应放在水平桌面上,使有刻度的一侧面对观察者。
(2)量筒的读数
量筒内的液面大多数是凹液面(如水、煤油等形成的液面),也有的液面呈现凸表(如水银面),读数时,视线一定要与液面所对应的刻度垂直(如图1所示),视线偏上或偏下,读数均不准,如图2所示,甲图读
数会偏大,乙图读数会偏小。
重点:
量筒是用来测量体积的工具,量筒壁上相邻两条刻度线之间的距离为分度值,其单位也在筒壁上标出,一般为毫升(mL,即cm3),最上面的刻度是量筒的最大测量值,即量程。
【例1】甲、乙、丙三位同学在用量筒测液体体积时,读数情况如图所示,其中__________同学读数正确,量筒中液体体积为__________mL。
2.测量物质密度的原理
根据密度的计算公式ρ=
可知,要测量物质的密度,就要测出它的质量和相应的体积,然后根据密度公式求出它的密度。
【例2】要测量物体的密度,一般需要测
定它的__________和__________,然后利用公式__________,计算出物质的密度,这是一种__________(填“直接”或“间接”)的测量方法。
基本方法与能力
3.用量筒测体积
用量筒不仅能够直接测量出液体的体积,而且还可测量某些形状不规则的固体的体积:
(1)
排水法:
形状不规则而且密度大于水且不溶于水的
固体的体积测量常用此法。
①在量筒中注入一定体积(V1)
的水(多少以能使固体浸没水中且水在量筒的满刻度以下为标准),以免固体放入后不能全部浸没或放入后液体超出量程而溢出筒外;
②用不易断的细线系住固体并使其全部浸没在水中,读出此时水面所对刻度为V2;
③该固体的体积为V=V1-V2,如图甲所示。
(2)压入法:
形状不规则,不溶于水而在水中又不能下沉的固体适用于此方法。
压入法是指物体漂在水面上时,可使用一细长钢针(或其他细长物体)将它压入到浸没,即可测出物体体积。
(3)沉坠法:
沉坠法是指不能在水中下沉的物体,可在其下面悬挂一密度大的物体(例如铁块),如图乙所示,分别读出铁块浸没时水面所指刻度V1和物体与铁块一起浸没到水中的刻度V2,则物体体积为V=V2-V1。
(4)饱和法:
可用于测能溶于水的固体体积(如食盐),可先在烧杯内放入一定体积的水,然后添加食盐,再把需测食盐放入量筒中(此时食盐已不能继续溶解),记下此时液面所指刻度V2,则该食盐的体积为V=V2-V1。
(5)溢杯法:
形状不规则的物体,其体积过大或无法浸入现有的量筒中,可以按图所示,采用溢杯法测出其体积。
【例3
-1】如图所示,量筒的最大测量范围是________mL;分度值是__________mL,放入物体前,水面对应的刻度值为________mL;放入物体后,水面对应的刻度值为________mL,物体的体积为__________cm3。
【例3-2】在实验室中常用
沉坠法测蜡块的体积,将一金属球和蜡块用线连在一起,放入量筒内的水中,如图所示,则该蜡块的体积为( )。
A.V2-V1B.V3-V1C.V3-V2D.V3-V2-V1
【例3-3】如图所示,量筒中盛有40mL的水,把一块质量是50g的石块,全部没入水中,如果石块的密度是2.5×103kg/m3,那么石块的体积是__________cm3,此时量筒中的水面在哪个刻度线上,请标在图上。
技巧:
容积和体积单位的换算关系是:
1L=1dm3;1mL=1cm3。
4.测量物质密度的实验顺序
(1)固体的质量应放在测量体积之前进行;否则固体上浸透了水,使固体的质量增大。
(2)测量液体的质量时,必须测出烧杯和液体的总质量m1,向量筒中倒入一部分液体后,再测出剩余部分液体和烧杯的质量m2,则量筒中体积为V的液体质量是m=m1-m2,否则会使测得液体的质量偏大。
【例4】某同学要测一块石蜡的密度,步骤如下,请帮他填写完整:
A.用__________测出石蜡的质量
m;
B.向量筒内倒入__________的水,记下体积V1;
C.用细铁丝将蜡块慢慢压入水中,直到蜡块__________在水中,记下此时体积V2;
D.计算石蜡块的体积V=__________;
E.石蜡块的密度ρ=__________。
( 3)、用简易密度计测密度
例 .小明家买的某种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下这种牛奶的密度。
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)
解析:
此题要用自制简易密度计测牛奶密度,由于无刻度无法直接测得。
根据密度计原理,无论它放在何中液体中均呈漂浮状态,F浮=G,因此可根据浮力相等设计此实验。
实验步骤 :
①将密度计轻轻放入水中,使其漂浮在水面上,用刻度尺测出密度计浸入水中的长度l1;
②将密度计轻轻放入牛奶中漂浮,用刻度尺测出密度计浸入牛奶中的长度l2。
表达式 ρ水gl1=ρ牛奶gl2
2、用天平测密度
例.给你一台已调好的天平(带砝码)和一个盛满水的烧杯,只用这些器材(不使用任何其他辅助工具)去测一堆金属粒的密度。
要求写出实验步骤和计算金属粒密度的表达式。
解析:
金属粒的质量可用天平直接测出。
由于无量筒,金属粒的体积无法直接测出,但想到将金属粒放入盛满水的烧杯中,溢出水的体积等于金属粒的体积,因此只要用天平间接测出溢出水的质量即可
(1)实验步骤①用天平称出适量金属粒的质量m1;②用天平称出盛满水的烧杯的质量m2;③把金属粒放入盛满水的烧杯中,有部分水溢出,称出烧杯、剩余水和金属粒的总质量m3。
(2)金属粒密度的表达式:
。
四、综合练习
1.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。
ml
20
40
60
80
100
ml
20
40
60
80
100
ml
20
40
60
80
100
空玻璃杯漂浮在水面上时量筒的示数/ml
水晶球从玻璃杯中取出放入水中时量筒的示数/ml
水晶球的密度/g/cm3
60
2.小明在实验室里测量一块形状不规则、体积较大的矿石的密度.
(1)用调节好的天平测量矿石的质量.当天平平衡时,右盘中砝码和游码的位置如图2l所示,矿石的质量是______g.
(2)因矿石体积较大,放不进量筒,因此他利用一只烧杯,按图22所示方法进行测量,矿石的体积是______cm3,
(3)矿石的密度是______kg/m3,从图A到图B的操作引起的密度测量值比真实值_______(选填“偏大”、“偏小”、“不变”).
⑷本实验中测矿石体积的方法在初中物理中经常用到,请举一例:
__________________________________________________________________________。
3.精选作物或树木的种子时,通常采用“盐水选种”.小明等同学参加农科人员利用盐水选种的实践活动.
(1)试说出盐水选种所用到的物理知识.
(2)盐水配制成后,小明设计了以下方案测定盐水的密度.
①用天平称出空玻璃杯的质量m1;
②在空玻璃杯倒入适量的盐水,称出它们的总质量m2;
③把玻璃杯中的盐水倒入量筒中,测出盐水的体积V;
④计算盐水的密度
.
试问,这样所测得的盐水的密度是否准确?
为什么?
4.小明用天平、大杯、小杯和密度为ρ的水测一石块密度.
(1)天平平衡时如图10所示,石块的质量
m=________。
(2)小明测量石块体积的操作步骤如下:
a.测出空小杯的质量m1
b.把装了水的大杯和空的小杯如图11放置
c.把石块缓缓放入大杯中,大杯中部分水溢进小杯
d.测出承接了溢出水的小杯总质量m2
请你指出步骤b的错误之处:
_____________。
(3)用本题中出现过的物理量符号表示石块体积为____;
石块密度为_____________(设步骤b中的错误已改正).
N
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
N
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
图甲 图乙
5.(在北京奥运会上获得比赛前三名的选手都将挂上既体现奥运理念,又体现中华民族特色的奖牌——用一种玉石制作然后分别镀上金、银、铜而成的奖牌。
刘星是个爱动脑筋的孩子,当他得到一小块制作奥运奖牌余下的玉石材料后,立即着手利用家里的弹簧秤测这种材料的密度。
请你和刘星一起来完成测量过程。
(g取10N/kg)
(1)右图甲所示用细线拴住玉石块,用弹簧秤测出其所受重力,这时弹簧秤示数是_______N,从而可计算出玉石块的质量。
(2)如图乙所示让玉石块完全浸入水中,从图中弹簧秤的示数可计
算出玉石块所受的浮力是__________N。
(3)利用以上测量数据可计算出玉石块的密度是_______________kg/m3。
6.小明用天平、量筒和水(ρ水=1.0g/cm3)等器材测干燥软木塞(具有吸水性)的密度
时,进行了下列操作:
①用调好的天平测出软木塞的质量m1;
②将适量的水倒入量筒中,读出水面对应的
示数V1;
③用细铁丝将软木塞浸没再装有水的量筒中,过段时间后,读出水面对应的示数V2;
④将软木塞从量筒中取出,直接用调好的天平测出其质量m2。
(1)指出小明操作中的不规范
之处:
。
(2)下表是小明实验中没有填写完整的数据记录表格。
请
根据图15中天平和量筒的读数将表格中的数据填写完整。
(3)对具有吸水性物质的体积测量提出一种改进方法。
。
7、灵山县是全国著名“中国奶水牛之乡”。
学习了密度知识后,由小陶等同学组成的物理兴趣小组准备测量牛奶的密度。
他们选取的实驵器材有:
牛奶、量筒、天平(带砝码)、烧杯。
【设计实验和进行实验】
方案A:
(1)用调节好的天平测量出空烧杯的质量m1;
(2)向烧杯中倒入一些牛奶,测出它们的总质量m2,则这些牛奶质量为;
(3)再将烧杯中的牛奶倒入量筒中,测出牛奶的体积V1;
(4)计算出牛奶的密度ρ。
方案B:
(1)用调节好的天平测出装有适量牛奶的烧杯的总质量m3;
(2)将烧杯中的一部分牛奶倒入量筒中,记录量筒中牛奶的体积V2;
(3)测出烧杯及剩下牛奶的总质量m4;
(4)计算出牛奶的密度ρ=。
(用m3、m4、V2表示)
【评估与交流】
通过分析交流上述两种方案后,你认为在方案中,牛奶的(选填“质量”或“体积”)测量误差较大,导致牛奶密度的测量值比真实值偏(选填“大”或“小”)。
8、晓松在参观一个容积为5×103m3粮仓时,想知道这粮仓能装多少质量的稻谷。
于是他取一小包稻谷作样品,进行了以下实验:
(1)调节天平平衡时,发现天平的指针偏向分度标尺的右侧。
此时,应将平衡螺母向调(选填“左”或“右”),直至天平平衡。
(2)取适量稻谷倒入左盘,在右盘中加减砝码,并移动称量标尺上的,使天平重新平衡。
所用的砝码和游码的位置如图所示,则稻谷质量为_________g。
将这些稻谷倒入量筒中压实,测出它的体积为40cm3。
(3)稻谷的密度为g/cm3,这个粮仓大约能装kg的稻谷。
9、我市引进的小麦新品种颗粒饱满,出粉率高,小红猜想这种小麦的密度可能较大,为此,她请教了相关专家,专家说:
“你的猜想是正确的,这种小麦的密度比水的大,具体的数值还需要你自己去测定”。
于是,小红找来了天平、量筒和适量的水,请你帮她设计一个实验来测量小麦的密度,要求:
(1)写出测量步骤及需要测量的物理量(用符号表示)。
(2)用测出的物理量写出小麦密度的表达式。
(3)测量过程中为了减小误差需注意什么事项?
(写出一条即可)
10、今年6月l8日是我国的传统节日——端午节.法定放假一天.早晨小明正在吃妈妈煮的鸡蛋,忽然想到鸡蛋的密度有多大呢?
他决定利用身边现有的弹簧测力计、水、水杯、线等器材,自己动手进行测量.请你简述他的实验步骤.
鸡蛋的密度表达式ρ=.
请对小明的实验过程提出三点注意事项:
①②
③
11、下面是张超同学利用量筒和水测量橡皮泥密度的实验过程及分析,请完成下列填空.
(1)在量杯中装适量的水.读出水面对应的刻度值V1;
(2)把橡皮泥捏成碗状.小心放入量杯使之漂浮在水面上,读出此时水面对应的刻度值V2,根据_______原理可求出橡皮泥的质量;
(3)再把橡皮泥团成球放入量杯使之沉入水底.读出此时水面对应的刻度值V3;
(4)利用密度计算公式可推导出橡皮泥密度的表达式为:
ρ=_______
下图是整个实验的操作情景.由图中读数可算出橡皮泥的密度是_______kg/m3
12、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图乙中祛码和游码所示,其结果m3=g;
(2)请按照图甲的顺序写出对应的实验步骤:
第一步:
第二步:
第三步:
(3)请你根据小刚测量的数据帮他计算出酱油的密度:
(写出主要的计算步骤)
13、李杨在家中吃饭时对厨房里的一瓶醋产生了兴趣,他很想知道醋的密度,于是找到了如下器材:
小铁块(密度已知为ρ铁)、细线、弹簧测力计和一只足够深的水杯,他利用学过的知识,测出了醋的密度,请帮助李杨写出:
(1)实验的操作步骤及所测物理量。
(2)醋的密度表达式ρ醋=
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