人教版八年级物理上册《6.3测量液体和固体的密度》导学案

第页人教版八年级物理上册《6.3测量液体和固体的密度》导学案【学习目标】1.掌握固体和液体密度的测量方法，理解密度概念及其物理意义。（物理观念）2.学会运用科学思维，通过实验数据分析和推理，得出固体和液体的密度值。（科学思维）3.能够独立完成固体和液体密度的测量实验，包括实验器材的选择、实验步骤的设计以及实验数据的记录和处理。（科学探究）4.培养严谨的科学态度，认识到实验误差的来源，并学会采取措施减小误差，同时增强对科学研究的责任感和使命感。（科学态度与责任）【学习重点】掌握固体和液体密度的测量原理及实验操作过程，能够准确运用公式ρ=m/V进行计算。【学习难点】如何设计合理的实验步骤以减小实验误差，并准确分析实验数据得出可靠的密度值；同时理解实验过程中可能出现的各种问题及其解决方法。【自主预习】阅读教材P149~150《第3节测量液体和固体的密度》，完成以下问题：1.测量原理：根据密度公式ρ=m/V，只要测量出物体的质量（m）和体积（V），就能计算出物质的密度2.实验器材：（1）测量质量：托盘天平（实验室常用）。（2）测量体积：量筒（测液体或形状不规则固体体积）、刻度尺（测形状规则固体体积，如长方体，需配合刻度尺）。3.实验误差分析：（1）测固体密度时，若石块浸没后有气泡附着在表面，会导致测量的V₂偏大，计算出的体积V偏大，密度偏小（选填“大”或“小”）。（2）测液体密度时，若先测体积再测质量（即先将量筒中水倒入烧杯测质量），会因量筒壁沾有液体导致测量的质量偏小，密度偏小（选填“大”或“小”）。【探究新知】探究一、测量盐水的密度1.量筒的使用方法（1）用途量筒是用来测量液体体积的容器，也可以利用排开液体体积的方法测量形状不规则的固体的体积，如图甲。生活中除了量筒可以测量液体的体积外，量杯也可测量液体的体积，如图乙。（2）标度①单位：量筒上的标度单位一般是毫升（mL）1毫升（mL）=1厘米3（cm3）；1升（L）=1分米3（dm3）②最大测量值（量程）最上面的刻度线指示的数值即为量程，如下图所示的量筒，其量程是50mL。③分度值量筒上相邻两条刻度线之间的体积为量筒的分度值。该量筒的分度值是1mL。（3）使用方法：四会①会选：在测量前应认清楚量筒的标度单位、量程和分度值，根据被测物体的体积和测量精度的要求选择合适的量筒。②会放：使用量筒测量体积时，应将量筒放在水平的桌面上。③会读：读数时，视线一定要与液体凹液面的底部或凸液面的顶部保持相平，如图所示。④会记：记录的结果由数字和单位组成。注意：量筒读数时不能“仰视”与“俯视”的原因（4）使用量筒的注意事项①被测液体的体积不能超过量程。②在测量范围内，应选择分度值较小的量筒，目的是提高精确度，减小测量误差。③不能对量筒加热，也不能用量筒测量高温以及对玻璃有腐蚀性的液体。2.实验：测量盐水的密度（1）实验原理：ρ=（2）实验器材：天平、烧杯、盐水、量筒。（3）实验过程①在烧杯中倒入适量的盐水，测量烧杯和盐水的总质量m1（甲图）。②将烧杯中的盐水部分倒入量筒中，读出量筒内水的体积V（乙图）。③测量烧杯和剩余盐水的总质量m2（丙图）。④计算盐水的密度：ρ=（m1-m2）/V⑤实验数据记录，如下表所示烧杯和盐水的总质量m1/g烧杯和剩余盐水的质量m2/g量筒中盐水的质量m（=m1-m2）/g量筒中盐水的体积V/cm3盐水的密度ρ/(g.cm-3)（4）讨论交流思考：如果小明同学所用的实验方案如下，判断测量的密度将不变、偏大还是偏小呢？实验步骤如下：①用天平测量出空烧杯的质量m。②向烧杯中倒入一部分盐水，测量烧杯和盐水的总质量m1。③将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，读出示数为V。④根据公式计算盐水的密度ρ=（m1-m）/V提示：在步骤③中，将烧杯中的盐水全部倒入量筒中时，由于烧杯内壁会有残留盐水，导致体积V偏小，会使测量的密度ρ偏大。【典例1】小芳的妈妈每年都要腌制一些鸡蛋，为了帮妈妈减轻一些负担，小芳提前配制了一定浓度的盐水，她想知道配制的盐水的浓度，就用天平和量筒进行测量。（1）小芳进行了测量，步骤如下：①用调节好的天平测得空烧杯的质量m1；②在烧杯中倒入适量的盐水，测得烧杯和盐水的总质量m2，如图乙所示；③把烧杯中的盐水倒入量筒中，测得盐水的体积（2）请你帮小芳同学把下表填写完整。空烧杯的质量m量筒中盐水的体积V烧杯和盐水的总质量m盐水的密度ρ①30②③④（3）在测烧杯和盐水总质量的过程中，小芳发现放上最小砝码后，指针又如图甲所示，她接下来的操作是：，使天平重新平衡；（4）经分析，小芳认为以上方法测出的盐水密度比真实值（选填“偏大”或“偏小”）。为了减小误差，小芳对上述步骤的顺序进行了改进，你认为她的改进顺序是（填序号）。【答案】4076.01.15取下最小砝码，调节游码偏大②③①④【详解】（2）[1]如图丙所示，量筒的分度值为2mL，量筒内盐水的体积为V=40mL=40cm3[2]由图乙知，标尺的分度值为0.2g，游码所对应的质量为1.0g，则烧杯和盐水的总质量为m[3]烧杯内盐水的质量为m根据密度公式ρ=m（3）[4]被测物体在左盘中，砝码在右盘中，在测烧杯和盐水总质量的过程中，小芳发现放上最小砝码后，指针又如图甲所示，指针指向中央刻度线右侧，说明加最小的砝码时砝码的总质量大了，所以此时应取下最小砝码，向右调节游码，使天平横梁重新在水平位置平衡。（4）[5]如果按上面的操作顺序，盐水的质量是准确的，但把烧杯中的盐水倒入量筒中时，烧杯中还会沾有一定质量的液体，因此用量筒测出的盐水的体积偏小，测出的盐水密度值比真实值偏大。[6]为避免烧杯残留盐水影响体积测量，应先测烧杯和盐水的总质量，再倒出盐水测体积，最后测烧杯和剩余盐水的质量，这样质量差就是量筒中盐水的质量。所以，改进顺序是②③①④。探究二、测量固体的密度1.固体体积的测量（1）形状规则的固体——刻度尺法以测量长方体的体积为例：可以利用刻度尺测量长a、宽b、高c，然后根据体积公式计算出体积V=abc。（2）形状不规则的固体——排水法①向量筒倒入适量的水，读出体积V1；②用细线拴好物体，使其浸没在量筒的水中，记录水面到达的刻度V2；③计算出物体的体积：V=V2-V1=30mL-20mL=10cm3。（3）漂浮在水面的固体有些物体的密度比水小，放入水中不会浸没（例如小木块、石蜡、泡沫塑料等），怎样测量它们的密度呢？要测量它们的密度，关键还是测量它们的体积，如何测量它的体积呢？方法一、沉坠法①用调好的天平测出石蜡的质量为m；②向量筒内倒入适量的水；③用细线将小铁块和石蜡拴住（蜡块上，铁块下），先将小铁块浸没量筒水中，读出液面对应刻度为V1（甲图）；④再将它们共同浸没在量筒水中，读出液面对应刻度为V2（乙图）；⑤石蜡密度的表达式：方法二、针压法①用调好的天平测出石蜡的质量为m；②向量筒内倒入适量的水，读出体积为V1（如甲图所示）；③用细针将石蜡浸没在量筒水中，读出液面对应刻度为V2（乙图所示）；④石蜡密度表达式：

（4）较大的固体方法一、溢水法(1)在大烧杯（或溢水杯）中装满水，把待测的物体浸没在水中，同时用小烧杯承接溢出的水；(2)用量筒测出溢出水的体积V水。物体体积的表达式：V=V水方法二、补水法(1)把物体浸没在盛有一定水的烧杯中，并在水面处做标记；(2)取出物体，将量筒中的水加到烧杯的标记处；(3)量筒中减少的水的体积就是被测固体的体积。（5）溶于水（或吸水）的固体——埋沙法(1)在量筒中倒入适量细沙，摇匀且使细沙表面平整，记下体积V₁;(2)放入物体后再摇晃量筒，使细沙埋住物体，且细沙表面平整，记下此时体积V₂.则：物体体积的表达式：V=V₂-V₁2.用天平和量筒测量小石块的密度（1）实验原理：（2）实验器材：天平、量筒、小石块、烧杯、细线、水。（3）实验步骤①用天平测量出小石块的质量m。②在量筒中放入适量的水，读出量筒中水的体积为V1。③把用细线吊着的小石块浸入到量筒的水中，读出小石块和水的总体积为V2。（4）实验数据石块的质量m/g水的体积V1/cm3石块和水的总体积V2/cm3石块的体积V/cm3石块的密度ρ/(kg·m-3)（5）计算石块的密度：3.讨论交流（1）能不能先测量小石块的体积，然后测量它的质量？【分析】不能先测量小石块的体积。因为小石块从水中取出时沾有一些水，再测量它的质量时会变大，导致误差大。（2）测量小石块的体积时，能不能先测量小石块和水的总体积，再测量水的体积？【分析】测量小石块的体积时，不能先测量小石块和水的总体积，因为小石块从水中取出时沾有一些水，再测量水的体积会偏小，导致测量值偏大。【典例2】小明测量一块实心复合材料的密度。(1)把天平放在水平台面上，将移到标尺左端零刻度线处，发现指针如图甲，接下来应向（选填“左”或“右”）调节平衡螺母使横梁平衡；(2)用调好的天平测量该物块的质量时，当在右盘放入最小的砝码后，指针偏在分度盘中线左侧，则应该，当天平重新平衡时，盘中所加砝码和游码位置如图乙所示；(3)因复合材料的密度小于水，小明在该物块下方悬挂了一铁块，按照如图丙所示①②③顺序，测出了该物块的体积。小明在测体积时的操作顺序会引起密度测量值比真实值（选填“偏大”“不变”或“偏小”）；(4)分析以上步骤，你认为测量体积最佳实验步骤顺序应该为。若图中数据为小明正确操作顺序所获得的数据，则这种材料的密度是kg/m3；(5)若按测量体积的最佳步骤先测复合材料的体积，再测复合材料的质量，会引起密度测量值比真实值（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。【答案】(1)游码右(2)向右移动游码(3)偏小(4)①③②0.82×103(5)偏大【详解】（1）[1]把天平放在水平台面上，将游码移到标尺左端零刻度线处，再调节横梁上的平衡螺母，使天平在水平位置平衡。[2]发现指针如图甲，即指针偏向左侧，则接下来应向右调节平衡螺母使横梁平衡。（2）用调好的天平测量该物块的质量时，当在右盘放入最小的砝码后，指针偏在分度盘中线左侧，说明右盘添加的砝码质量偏小，则应该向右移动游码，直到天平在水平位置平衡。（3）由于复合材料出水后会沾有水，导致测得的复合材料的体积偏大，而质量测量准确，由ρ=（4）[1]为了避免复合材料沾水对测量结果的影响，测量体积最佳实验步骤顺序应该为①③②。[2]由图乙所示，标尺的分度值为0.2g，游码所在位置为1.4g，材料质量为m量筒的分度值为4mL，材料体积为V材料的密度ρ（5）若按测量体积的最佳步骤先测复合材料的体积，再测复合材料的质量，由于复合材料出水后会沾有水，导致测得的复合材料的质量偏大，而体积测量准确，由ρ=探究三、特殊法测密度1.有天平无砝码测量石块的密度（等质量替代法）（1）实验步骤①在量筒中盛足量的水，记下量筒内水的体积V1（甲图）.②先调节天平平衡，再将两个相同的烧杯放在天平左右盘上，将小石头轻轻放入左盘烧杯中，将甲中量筒内的水缓慢向右盘烧杯中倒入直至天平平衡，记下量筒内剩余水的体积V2（乙、丙图）.③将小石头放入丙中量筒内，记下量筒内水的体积V3，如图丁所示。（2）数据处理①由乙可知，此时小石头的质量等于烧杯内水的质量，即：m=ρ水(V1-V2)=1.0g/cm3×(50cm3-20cm3)=30g②由图丙、丁可知小石头的体积：V=V3-V2=40cm3-20cm3=20cm3③小石头的密度2.有天平无量筒测量石块的密度（一）（1）实验器材：天平、小烧杯、水、盐水、橡皮筋（或记号笔）（2）实验步骤：①在烧杯中放入适量的水，用细线拴住小石块，将小石块浸没水中，在水面到达的位置上作标记，用天平测出水、石块和烧杯总质量m1.②将小石块从水中取出，用天平测出剩余水和烧杯的总质量m2.③向烧杯中加水到标记处，再用天平测出此时水和烧杯的总质量m3.（3）数据处理小石块的质量m石=m1－m2向烧杯中加水到标记处，所加的水的体积等于小石子体积，则所加水的质量为m加水=m3-m2所加水的体积为小石子的体积：V石＝V加水小石子的密度：ρ3.有天平无量筒测量液体的密度（二）（1）实验器材：天平、两个完全相同的烧杯、水、液体。（2）实验步骤：①用已调好的天平测出空烧杯的质量，记为m0.②向一个烧杯倒入适量液体，用天平测出液体和烧杯的总质量，记为m1.③向另一个相同烧杯中倒入与液体等深度的水（如图），用天平测出水和烧杯的总质量，记为m2.（3）计算过程由题意可知，液体的质量m=m1－m0与液体等深度的水的质量m水=m2－m0倒入烧杯的液体的体积与水的体积相同，则液体的密度：V=【典例3】航空航天科研团队成功研制出新型铌合金材料。某校研究小组获得一小块此材料，设计以下探究方案测量其密度：(1)如图甲，将铌合金材料切割成正方体形状，用刻度尺测出边长是cm；如图乙，用天平称量其质量是g，根据计算出密度是8.6×103kg/m3。(2)小敏发现合金块形状不规则，怀疑体积测量不准确，于是设计了新方案：①如图丙，在水平放置的电子秤上放一装有适量水的容器，记下此时水的质量；②如图丁，将铌合金块轻放入水中，待水位稳定后，做好标记B，记下此时水和铌合金块的总质量；③如图戊，取出铌合金块，在容器内注入水，直到水位达到处，记下此时水的质量，则铌合金块的体积是cm3（ρ水=1.0×103kg/m3）；④算出的密度是g/cm3（保留小数点后一位）。⑤在取出铌合金块时会带走一部分水，则此方法测出铌合金块的密度与实际密度相比（选填“偏大”，“偏小”或“不变”）。【答案】(1)2.0068.8ρ(2)标记B7.808.8不变【详解】（1）[1]由甲图可知，刻度尺的分度值为1mm，所以铌合金材料切割成的正方体的边长为2.00cm。[2]由乙图可知，标尺的分度值为0.2g，所以铌合金材料切割成的正方体的质量为m=50g+10g+5g+3.8g=68.8g[3]正方体边长2.00cm，利用V=a3计算出体积为V=a3=(2.00cm)3=8.00cm3正方体的质量为68.8g，所以利用ρ=m（2）[1][2][3]将铌合金块轻放入水中，待水位稳定后，电子秤增大的质量即为铌合金块的质量，大小为m合金=368.80g-300.00g=68.80g将铌合金块取出后，水面下降，将水加到标记B处，此时加入水的体积就等于铌合金块的体积，故在容器内注入水，直到水位达到标记B处。由戊图可知，加水后，总质量为307.80g，与丙图相比可知，加入水的质量为m水=307.80g-300.00g=7.80g加入水的体积和铌合金块的体积相等，所以有V合金的密度为ρ[4]取出铌合金后向容器中加水使液面上升至标记位置时，已经把带走的水补齐了，这些水对测量铌合金的体积无影响，故铌合金的密度测量值不变。【课堂总结】【课堂练习】1．如图所示，是用量筒和铁块来测量石蜡（不沉于水）的体积，下列说法中不正确的是（

）A．实验前量筒中放入“适量”水，是指水越多越好B．实验中所用量筒的量程是100mLC．实验中可以省略步骤A和C进行测量D．正确实验测得石蜡的体积是5mL【答案】A【详解】测量不沉于水的石蜡体积，常用沉锤法，即用铁块等沉入水中的物体把石蜡拉入水中。步骤一般是：量筒中放适量水，读体积V1（水要能浸没铁块和石蜡，但不能过满）；放入铁块，读体积V2；将铁块与石蜡绑在一起浸没，读体积V由图可知，步骤A中适量水不是越多越好，水太多，当放入铁块与石蜡时，水有可能会溢出，从A步骤可看出，装50mL水时刚好占量筒的一半刻度数，因此量筒的最大测量值为100mL；A与C步骤省略后，仍可通过B（量筒测量体积包括水的体积，石头的体积）和D（量筒测量的体积包括水的体积，石头的体积以及石蜡的体积）两步操作测量出石蜡的体积，即测得的石蜡体积为59mL-54mL=5mL故A错误，符合题意，BCD正确，不符合题意。故选A。2．下列是用量筒量取液体的一些操作，其中不正确的是（）A．向量筒内倾倒液体，当液体接近刻度时，改用滴管向量筒内滴加液体B．当量筒放置在较低的桌面上，不便于观察读数时，把量筒举起C．读数时，视线与量筒内凹液面的最低点保持水平D．首先要选一个量程合适的量筒，把它放在平稳的桌面上，并使量筒的刻度线正对自己【答案】B【详解】A．向量筒内倾倒液体，当液体接近刻度时，改用滴管向量筒内滴加液体，这是为了更精确地量取所需体积的液体，操作正确，故A正确，不符合题意；B．量筒读数时，必须放在平稳的桌面上，不能举起量筒读数。因为举起量筒时，量筒会晃动，且视线难以与凹液面的最低点保持水平，容易导致读数误差较大，操作不正确，故B错误，符合题意；C．读数时，视线与量筒内凹液面的最低点保持水平，这样才能保证读数准确，操作正确，故C正确，不符合题意；D．首先选一个量程合适的量筒，放在平稳桌面上，且使刻度线正对自己，方便观察和读数，操作正确，故D正确，不符合题意。故选B。3．以下是小芳在测盐水密度时的实验步骤，排序最合理的是（）①用天平称出空烧杯的质量

②用天平称出盐水和烧杯的总质量③将盐水全部倒入量筒中测出盐水的体积

④算出量筒中盐水的质量⑤根据密度ρ=mV算出盐水的密度A．④②①③⑤ B．①④③②⑤ C．②③①④⑤ D．③②①④⑤【答案】C【详解】测量盐水密度的正确步骤：1.首先用天平称出盐水和烧杯的总质量（②），这样能得到初始的总质量。2.接着将盐水全部倒入量筒中测出盐水的体积（③），获取盐水体积数据。3.再用天平称出空烧杯的质量（①），通过与第一步总质量对比。4.然后算出量筒中盐水的质量（④），即盐水和烧杯总质量减去空烧杯质量。5.最后根据密度公式ρ=mV合理顺序为②③①④⑤。故选C。4．某学生用量筒量取液体，初次测量时向下俯视凹液面的最低处，读数为20mL；倒出部分液体后，向上仰视凹液面的最低处，读数为5mL。该学生实际倒出液体的体积（）A．肯定大于15mL B．肯定小于15mLC．肯定等于15mL D．可能大于也可能小于15mL【答案】B【详解】透过量筒俯视观察凹液面的最低处时，视线最先接触到高于液面的量筒侧壁，看到的读数偏大，所以液体实际体积小于20ml；透过量筒仰视观察凹液面的最低处时，视线最先接触到低于液面的量筒侧壁，看到的读数偏小，所以液体实际体积大于5ml，所以该学生实际倒出液体的体积小于20ml−5ml=15ml故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。5．在测量金属块密度的实验中，图甲所示的天平测量的金属块的质量为g；量筒中原有40mL的水，放入金属块后如图乙所示，金属块的密度为kg/m3【答案】542.7×【详解】[1][2]由甲图可以读出金属块的质量为54g,量筒中原有40mL的水，放入金属块后由乙图可以读出此时水和金属块的总体积为60mL，所以金属块的体积为20mL，根据密度计算公式，可得金属块的密度ρ6．在用天平和量筒测量小石块密度的实验中，天平和量筒的示数如图所示，则测出小石块的密度是kg/m³。【答案】3.57×1【详解】砝码质量m游码在标尺上对应的质量为m游码=1.4g，小石块的质量是m由量筒读出小石块的体积是V根据密度公式，小石块的密度为ρ7．小南同学利用天平、量筒等实验器材测量某未知液体的密度。(1)将天平放在桌面上，将游码移至标尺左端的处，此时指针位置如图甲所示，应将平衡螺母向调节直至天平平衡；(2)测量步骤如下：①用天平测出空烧杯质量为12g；②向烧杯中倒入适量液体，如图丙所示测得烧杯和液体的总质量为g；③将烧杯中的液体全部倒入量筒中如图乙所示，测得液体体积为cm3(3)由上述测量步骤算出该未知液体的密度为gcm3；这样操作会使得计算得出的液体密度(4)小乔同学借用小南同学的实验器材，测量某一块长江边带回的鹅卵石的密度，发现鹅卵石不能放入开口小的量筒中，小乔同学重新选用了电子秤来测量计算鹅卵石的密度。①如图甲所示，用电子秤测出鹅卵石的质量为m1②如图乙所示，将鹅卵石放入烧杯中，再缓慢倒入适量的水，在杯壁标记水位，用电子秤测出烧杯的总质量为m2③如图丙所示，从烧杯中取出鹅卵石，忽略鹅卵石吸水，再向烧杯中加水至标记处，用电子秤测出此时的烧杯总质量为m3④根据上述测量结果可以计算出鹅卵石的密度为ρ石=（可选用字母符号m1【答案】(1)水平零刻线左(2)4440(3)0.8偏大(4)m【详解】（1）[1][2][3]根据天平使用方法，测量前，将天平放在水平桌面上，将游码归零，即移至标尺左端的零刻度线处，此时指针位置如图甲所示，指针偏右，表明右边重