测量物体的密度-初中-物理-论文

测量物体的密度赵超西安铁一中滨河学校摘要：初中物理知识：《测量物体的密度》是培养学生核心素养及解决现实问题能力的很好的教育载体，本文通过该节知识在具体应用中的各种情况的分析，结合了物理中的转换法，汇总出了多种测量质量、体积求密度的方法，以拓宽解决问题的学生思路，提高学生解决现实问题的能力。关键词：中学物理、密度、核心素养测量物体密度的实验原理测量常见的物体的密度时，方法较多，初中阶段我们较为主流的方法是测出物体的质量和体积，利用公式算得物体的密度，本文中主要以固体为例，讨论物体密度的测量方法。物体质量的测量方法汇总初中阶段测量物体质量的常见办法利用托盘天平测物体的质量利用弹簧测力计求物体的质量我们用弹簧测力计测得物体的重力G，查阅资料了解当地的重力常数g的准确数值，利用重力公式变形求得物体质量：利用水、量筒借助浮力的知识求物体质量该方法仅适用于密度小于、等于水的较小物体（对于密度比水大的物体，可借助容器使其漂浮）。在量筒中倒入适量的水，记录体积为V1，将物体放入量筒内，使物体漂浮或悬浮在水中，记录此时的液面对应的体积V2，漂浮或悬浮的物体竖直方向的受力为重力和浮力的二力平衡，即：F浮=G物则因为水的密度可视为已知量，所以实验中测得物体漂浮或悬浮时物体排开液体的体积即可得知物体的质量。利用杠杆平衡条件求物体的质量我们将天平在水平位置调节平衡，在一侧挂上物体，在另一侧放上已知质量的钩码，试探性的移动待测物体或者已知质量钩码的位置，直至杠杆在水平位置再次平衡，我们读出此时物体和钩码对杠杆拉力的力臂分别记作L物、L码，根据杠杆的平衡条件可知：m物gL物=m码gL码m物L物=m码L码物体体积的测量方法汇总公式法该方法适合形状规则的物体，我们可以利用刻度尺测量规则物体的边长、高等数据，利用该形状物体的体积公式算得体积大小。排物法排水法①不与水发生反应的，且密度大于水的物体。我们在量筒内倒入适量的水（要能将物体浸没且放入物体后不能超过量筒的最大刻度线）读出体积V1，然后将物体放入量筒中，待其浸没后，读出此时水与物体的总体积V2,则V物=V2-V1。②不与水发生反应的，且密度小于水的物体。我们在量筒内倒入适量的水，该类物体浸入水中后，会漂浮在水面上，为了准确测量出水与物体的总体积，我们一般可以用牙签或者针等细小的工具，将物体按压使浸没在水中，测得水与物体的总体积，与开始时水的体积作差，即可求得物体的体积。此外我们也可以用重物通过细线将漂浮在水面的物体坠入水中，使其浸没，以测得水与物体的总体积，如下图所示。V物=V2-V1排沙法适用于易溶于水或易与水发生反应的物体。我们在量筒内倒入适量的沙子（要能将物体浸没且放入物体后不能超过量筒的最大刻度线）读出体积V1，然后将物体放入量筒中，待其埋没在沙子中后，将沙面抹平，读出此时沙子与物体的总体积V2,则V物=V2-V1。排饱和溶液法适用于易溶于水的物体。在水中加入该物体颗粒，直至物体颗粒物不再溶解，即溶液达到饱和，读出此时的溶液的体积V1，然后将物体放入量筒中，待其浸没后，读出此时水与物体的总体积V2,则V物=V2-V1。包裹法适用于密度大于水且吸水的物体。对于密度大于水且吸水的物体，可以用保鲜膜等物体，紧致的包裹物体，且对物体的原体积不产生明显的影响，在量筒内倒入适量的水（要能将物体浸没且放入物体后不能超过量筒的最大刻度线）读出体积V1，然后将物体放入量筒中，待其浸没后，读出此时水与物体的总体积V2,则V物=V2-V1。由于保鲜膜自身也有体积，该方法会使得物体体积的测量偏大。溢水法适用于密度大于水且较大的物体。因为量筒的口径比较小，体积比较大的物体不能放入到量筒中利用排水法测量物体的体积，所以对于这种物体，我们可以用溢水法测量物体的体积。在溢水杯中装满水，将物体放入溢水杯中，使其浸没，用量筒在溢水口处接溢出的水，读出量筒中溢出水的体积，即物体自身的体积。补水法适用于密度大于水且不吸水、不与水反应或溶解于水的较大的物体。在烧杯中倒入适量的水（要能将物体浸没），将物体放入烧杯中后，在液面位置做标记，将物体取出后，液面会下降，我们在量筒中装有一定体积的水，读出体积V1，向烧杯中加入水，直至液面到达标记线处，读出量筒内剩余水的体积V2，则物体的体积V物=V1-V2。该方法由于将物体从烧杯中取出时会沾水，造成要补入的水较多，测得物体的体积偏大，会引起密度的测量结果偏小的明显误差。对以上的补水法测体积，我们还可以进行以下的改进，从而使得测量结果更加精准。m3m3m2m2m1在烧杯内装有适量的水，用天平测得烧杯与水的总质量m1，将石块浸没在水中后，在液面位置做标记，并测得石块、烧杯、水的总质量m2，则物体的质量m物=m2-m1；将物体从烧杯中取出，向烧杯中加水直至烧杯上的标记处，用天平测出此时烧杯和水的总质量m3，物体的体积为：质量和体积都得以测得，密度就能算出了。在本次实验中，虽然将物体从水中拿出时会沾水，造成液面下降，但是我们总是用水补到标记处，烧杯和水的总质量不变，求得排开水的质量不变，根据m1和m3来求得的物体体积并没有明显的误差。浮力反推体积法适用于密度大于水且不吸水、不与水反应或溶解于水的物体。用弹簧测力计测得物体的重力，然后用弹簧测力计拉着物体使其浸没在水中静止，测得此时弹簧测力计对物体的拉力F拉，对物体受力分析可知，物体受到的重力和浮力、拉力的作用，受力平衡，即G=F浮+F拉则F浮=G-F拉物体浸没在水中，V物=V排。根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可得四、例题赏析（2023.南充）小明同学利用以下器材设计方案测量金属球的密度，按图所示完成以下步骤。ABC器材：电子秤、溢水杯、水①用电子秤测出金属球的质量，如图A所示。②将金属球放入溢水杯中，然后向溢水杯中注满水，测出总质量，如图B所示。③缓慢取出金属球，再向溢水杯中补满水，测出此时总质量，如图C所示。（4）金属球密度的测量值是______g/cm3，实验中取出金属球时会带出一些水，则金属球密度的测量值将_________（选填偏大、不变或偏小）。答案：7.5；不变分析：本题为2023年南充市的中考题中测量物体密度的实验的节选，该题的难度系数为0.5，说明许多同学对溢水法测体积没有真正的理解。排开水的质量为：m排=72.0g+35.6g-98.0g=9.6g,排开水的体积为：金属球的体积等于排开水的体积，即V球=V排水=9.6cm3，金属球密度为：注意：实验中取出金属球时虽然会带出一些水，但是再往溢水杯中加满水，总质量不变，排开水的质量不变，体积的求得是准确的，则金属球密度的测量值将不变。五、总