第13讲 密度测量实验 学案（无答案）--2023-2024学年八年级物理周末查漏补缺

第13讲 密度测量实验
知识点一：固体密度的测量
原理：由密度公式ρ=m/V可知，要测量某种物质的密度，需要测量由这种物质构成的物体的质量的体积。
测量固体密度实验步骤：
1、形状规则的固体：质量可用天平测量，体积可直接用刻度尺测长、宽、高等，并利用体积公式算出，如正方体的体积V=a3，圆柱体的体积V=πr2h，长方体的体积V=abc，根据ρ=m/V求得密度。
2、形状不规则的固体（不溶于水）：
（1）体积可用“排水法”间接测出
（2）质量可用天平测量
a、先在量筒中倒入适量水，读出水的体积V1(水的多少以刚好淹没固体为宜。水过多，放入固体后液面会超过量程；水过少，不能淹没固体)
b、将固体用细线拴住慢慢放人量筒内水中，并使其全部淹没，此时读出水与固体的总体积V2
c、由V=V2-V1，得出固体体积。
最后根据ρ=m/V求得密度。
知识点二：液体密度的测量
原理：由密度公式ρ=m/V可知，要测量某种物质的密度，需要测量由这种物质构成的物体的质量的体积。
液体密度测量方法：
1、常规法：
器材：烧杯、量筒、天平、待测液体
步骤：
（1）用天平称出烧杯的质量M1；
（2）将待测液体倒入烧杯中，测出总质量M2；
（3）将烧杯中的液体倒入量筒中，测出体积V；
（4）计算表达：ρ=（M2-M1）/V
2、等容法
器材：烧杯、水、待液体、天平。
步骤：
（1）用天平称出烧杯的质量M1；
（2）往烧杯内倒满水，称出总质量M2；
（3）倒去烧杯中的水，往烧杯中倒满待测液体，称出总质量M3；
（4）计算表达：ρ=ρ水（M3-M1）/（M2-M1）
3、浮力法
器材：弹簧秤、水、待测液体、小石块、细绳子
步骤：
（1）用细绳系住小石块，用弹簧秤称出小石块的重力G；
（2）将小块浸没入水中，用弹簧秤称出小石的视重G1；
（3）将小块浸没入待测液体中，用弹簧秤称出小石块的视重G2；
（4）计算表达：ρ=ρ水（G-G2）/（G-G1）
4、压强法
用刻度尺、两端开口的直玻璃管（一端有橡皮膜）、烧杯、适量的水、足量的牛奶、细线。计一种测量奶密度的方法。
实验步骤：
（1）在玻璃管内倒入一定深度的牛奶；
（2）将管竖直放入水中，带橡皮膜水平时，用刻度尺量出管底到牛奶面和水面的深度，分别为h1、h2；
（3）根据p1=p2得表达式：ρ牛奶=h2ρ水/h1
5、U形管法：
器材：U形管、水、待测液体、刻度尺步骤：
（1）将适量水倒入U形管中；
（2）将待测液体从U形管的一个管口沿壁缓慢注入；
（3）用刻度尺测出管中水的高度h1，待测液体的高度h2；
（4）计算表达：ρ=ρ水h1/h2
（用此种方法的条件是:待测液体不溶于水,待测液体的密度小于水的密度）
6、密度计法：
器材：密度计、待测液体
方法：将密度计放入待测液体中，直接读出密度。
【典型例题】
类型一 与密度相关的物理现象
[例1]下列物质中，密度跟人体最接近的是（　　）
A．空气 B．水 C．铁 D．水银
[例2]装满水的玻璃瓶，加盖密闭后放入冰箱的冷冻室，待水结冰后玻璃瓶就裂开了．下列说法正确的是（　　）
A．玻璃裂开后质量变小 B．玻璃裂开后密度增大
C．水结成冰后质量变大 D．水结成冰后密度变小
[例3]在生产生活中，下列情况主要从密度角度考虑的是（　　）
A．用塑料做电源插座的外壳 B．鞋底上有许多凹凸不平的花纹
C．用钨丝做白炽灯泡的灯丝 D．用铝合金作为制作飞机的材料
[变式1]科研人员在设计航天飞行器时，为了减轻其质量，选用材料的特性是（　　）
A．密度小 B．熔点低 C．硬度高 D．导热性好
[变式2]将长短不同的两支蜡烛点燃后，置于密封的玻璃罩下，如图所示，能够肯定的是（　　）
A．长蜡烛先熄灭 B．两支蜡烛会一直燃烧着
C．短蜡烛先熄灭 D．两支蜡烛一先一后熄灭
[变式3]拍摄房屋倒塌伤人的特技镜头时，用泡沫塑料制作房屋构件的道具，主要原因是（　　）
A．泡沫塑料的价格便宜 B．泡沫塑料的密度小
C．泡沫塑料不怕雨淋日晒 D．泡沫塑料的质量小
[变式4]冬天里，常看到室外的自来水管外包了一层草或软泡沫，可以防止水管冻裂，水管被冻裂的原因是（　　）
A．水管本身耐寒程度不够而破裂
B．水管里水结成冰以后，质量变大
C．水管里的水结成冰以后，密度变大
D．水管里水结成冰以后，由于冰的密度比水小，冰的体积变大
类型二 固体密度的测量
[例1]小浩同学用天平、量筒和水等器材测量小石块密度的实验中
（1）图甲是小浩在调节天平时的情景，小丽指出了他在操作上的错误，你认为错误之处是
．
（2）小浩纠正了错误后调节好天平，将石块放入左盘，天平平衡时，测出石块的质量如图乙所示，小石块质量是 g．
（3）如图丙所示，量筒测出小石块的体积是 cm3，则小石块的密度是 g/cm3．
（4）小丽同学做这个实验时没有用天平，也测出了该石块的密度．她先按照小浩的方法测出石块的体积，然后用体积为48cm3、质量为12g的小泡沫块（不吸水）与小石块用细线捆在一起，再次放入量筒中，石块和泡沫块漂浮在水面上，且有1/3的泡沫露出水面．石块和泡沫块放入量筒之前水面初始位置是28ml，则石块和泡沫块放入量筒后水面应该在 ml刻度处．小丽测出的石块密度 （选填“大于、小于、等于”）小浩的测量值．
[例2]小杜同学在长江边捡到了一块漂亮的鹅卵石，他用天平和量筒测量鹅卵石的密度．
（1）他设计了下列实验步骤：
①用调节好的天平测出鹅卵石的质量m；
②向量筒中倒进适量的水，读出水的体积V1；
③根据密度的公式，算出鹅卵石的密度ρ；
④将鹅卵石浸没在量筒内的水中，读出鹅卵石和水的总体积V2．
他应采用正确的实验步骤顺序为 （选填下列选项前的字母）．
A、①②④③ B、①②③④ C、②③④① D、②③①④
（2）如图甲所示，小杜在调节天平横梁平衡过程中的操作错误是 ．
（3）小杜纠正错误后，重新调节天平平衡并测量鹅卵石的质量，当天平平衡时右盘砝码和游码如图乙所示，鹅卵石的质量为 g；由图丙和丁可知鹅卵石的体积是 cm3，计算出鹅卵石的密度为 g/cm3．
（4）若鹅卵石磨损后，它的密度将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（5）用量筒测量水的体积，读数时视线应与液体凹面的底部 ，若小杜在图丙中读数正确，在图丁中读数时视线仰视，所测得鹅卵石的密度将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
[例3]小红想测量冰红茶的密度；小丽想测量一块小矿石的密度，于是二人利用已学过的相关物理知识，做了如下实验：
（1）小红利用天平（含砝码）、量筒、烧杯测量冰红茶密度，过程如下：
①她将天平放在水平台上，调节横梁平衡后如图甲所示，其操作错误是 ；
②改正错误后，用天平测出烧杯和冰红茶的质量是117g；
③将烧杯中的冰红茶倒入量筒一部分，示数如图乙所示；
④再用天平测出烧杯和剩余冰红茶的质量，砝码和游码的示数如图丙所示；
⑤请你将实验的相关数据填入如表：
杯和冰红茶的质量m1/g 量筒中冰红茶的体积V/cm3 杯和剩余冰红茶的质量m2/g 量筒中冰红茶的质量m/g 冰红茶的密度ρ茶/（g cm3）
117
（2）小丽利用弹簧测力计、矿石、水、烧杯、细线测量矿石密度，请将她的实验过程补充完整：
①用细线拴住矿石，并用弹簧测力计测出矿石的 ；
②将矿石 在装有适量水的烧杯内，不要碰到烧杯底部和烧杯壁，并记录此时弹簧测力计的示数F；
③矿石密度的表达式为ρ石= （用所测物理量的字母表示，水的密度用ρ水表示）．
[变式1]小明想知道花生米的密度，为了使结果更准确，他选择了以下器材：烧杯、清水、天平和砝码、量筒、盐和玻璃棒，并完成了实验．
（1）实验操作步骤如下：
A．把一把花生米放入装有清水的烧杯中，发现花生米沉入水中，这是因为花生米的密度
水的密度（选填“大于”、“小于”、“等于”）；
B．往烧杯里的水中逐渐加盐，并用玻璃棒轻轻搅拌，直到花生米悬浮在盐水中为止；
C．把天平放在水平台上，调节平衡后称出烧杯和盐水的总质量m1，如甲图所示，则m1= g；
D．从烧杯中倒出一部分盐水到空量筒中，液面如乙图所示，则倒出盐水的体积为 cm3；
E．用天平称出烧杯和剩余盐水的总质量m2=44g．
（2）通过以上分析，可得出花生米的密度为 kg/m3．
（3）以上测量花生米的密度，用到的科学探究方法是
控制变量法
B．转换法
C．理想实验法
[变式2]某同学测量一粒花生米的密度，实验过程如图所示．请在下列横线中填写适当内容．
（1）将待测花生米放入装有适量水的透明玻璃杯中，发现花生米下沉至杯底，如图甲．
（2）往杯中逐渐加盐并搅拌，直至观察到花生米悬浮，随即停止加盐，如图乙，此时花生米所受的浮力 重力（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（3）取出花生米，用调好的天平测杯子和盐水的总质量，如图丙，天平的读数为 g．
（4）将玻璃杯中的盐水全部倒入量筒，如图丁，量筒的读数为 mL．
（5）测出此时杯子的质量为55g．
（6）利用密度公式计算出盐水的密度ρ盐水= kg/m3，花生米的密度ρ花生米 ρ盐水（选填”＞”，”＜”或”=”）．
[变式3]有一块火山石可以漂浮在水中，小明用天平、量筒和水等器材测量这块火山石的密度，实验步骤如下：
①用天平测出石块的质量 m，天平的示数如图所示；
②向量筒中倒入V1=60mL的水；
③用细线系住石块，放入量简，用细铁丝将其压入水中足够长时间，水面到达V2=65mL处；
④取出石块，水面降到了 V3=58mL；
⑤小明认为石块体积的测量不够准确，石块的体积应该包含材质和其中空隙部分的体积，于是又向量筒中加水到60ml处，将刚才取出的石块表面吸附的水清除后，再次没入量筒的水中，此时水面到达V4=66ml处，请解答下面问题：
（1）该实验原理为 （用物理符号表示）．
（2）在步骤④中，水面未回到60mL的原因是 ．
（3）请你根据小明的实验思路，将有关数据及计算结果填入如表表格的空白处．
物理量实验次数 火山石块的
质量 m/g V1 V2 V3 V 火山石块的体积V/cm3 火山石块的密度ρ/g cm-3
1 60 65 58 66
（4）观察表格的设计，请你指出其中存在的两处不足（相同类型的不足点只写一条）．
① ；
② ．
类型三 液体密度测量
[例1]如图甲、乙所示，实验小组利用天平和量筒等器材测量酸奶的密度．
（1）将天平放在 桌面上，把游码移至标尺左端0刻度线处，发现指针指在分度盘的左侧，应将平衡螺母向 调，使天平横梁平衡．
（2）先将酸奶倒入烧杯，用天平测量烧杯和酸奶的总质量，天平平衡时如图甲所示，则烧杯和酸奶的总质量m1= g．由于酸奶比较粘稠且不透明，对体积测量影响较大，为解决酸奶容易粘在容器壁上的问题，他们找来如图丙所示的5ml针筒，抽取酸奶至 5mL刻度处，测得烧杯和剰余酸奶的总质量m2=56.3g．
（3）不用图乙所示量筒，而选用针筒测量酸奶体积的另一个优点是： ；
（4）同组的同学在实验中发现一个“问题”，5mL针筒刻度线前的尖端还是有一点小“空 隙”，这部分体积并不计入针筒标记的刻度中，这会导致小明测得的酸奶密度比实际值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（5）为解决（4）的问题，他们想出了一种正确的测量方法：将实验（2）针筒中的一部分酸奶返回烧杯后，读出针筒的示数为lmL；测得此时烧杯和酸奶的总质量m3=60.7g，则酸奶密度为 kg/m3．
[变式1]小华同学配制了一定浓度的盐水，帮妈妈筛选出饱满的种子，她想知道所配制出的盐水密度，就用天平和量筒来进行测量，具体步骤如下：
（1）把天平放在水平桌面上，将 移到标尺左端的零刻线处后，发现天平横梁左高右低，应将右侧的平衡螺母向 （选填“左”或“右”） 调节，使天平平衡；
（2）用调节好的天平测量空烧杯的质最m1：
（3）把配制好的盐水倒入量筒中，测量盐水体积V，如图甲所示；
（4）把量筒中的盐水全部倒入烧杯中，测量烧杯和盐水的总质量m2，如图乙所示．请根据图中数据，帮小华同学把下表填写完整：
空烧杯的质量m1/g 量筒中盐水的体积V/cm3 烧杯和盐水的总质量m2/g 盐水的密度ρ/（g m-3）
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（5）以上方法测出的盐水密度值比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）；
（6）小华同学发现混杂在种子中的小石块也同饱满的种子一起沉入了盐水底部，她想知道石块的密度有多大，就选了一块大小合适且与其材质相同的石块，巧妙利用图乙所示的天平状态，按以下的步骤测出了石块的密度．
①用细线栓着石块浸没在盐水中 （石块未接触烧杯底且盐水未溢出），天平读数增大了△m1；
②将石块缓慢沉入烧杯底部，放开细线，天平读数又增大了△m2：
③石块密度的表达式ρ石（用△m1、△m2及盐水密度ρ表示） ．
[变式2]小明同学配制了一定浓度的盐水，帮妈妈筛选出饱满的种子，她想知道所配制的盐水密度，就利用天平和量筒进行测量．
（1）操作步骤：
①把天平放在水平台上，将 拨到标尺左端的零刻度处后，发现天平横梁左高右低，应将 向 （填“左”或“右”）调节，使天平平衡．
②用调节好的天平测量烧杯和盐水的总质量m1=122g；
③把适量的盐水倒入量筒中，测得盐水体积V，如图甲所示；
④调好天平，测得烧杯和剩余盐水的总质量m2= g，如图乙所示；
根据图中数据，帮小明同学把下表填写完整：
量筒中盐水的体积V/cm3 量筒中盐水的质量m/g 盐水的密度ρ/（g cm-3）

（2）小明同学发现混杂在种子中的小石块也同饱满的种子一起觉入了盐水底部，她想尽快知道石块的密度究竟有多大，就选了一块大小合适且与其材质相同的石块，巧妙利用图乙所示的天平状态，按以下的步骤测出了石块的密度．
①用细线栓着石块浸没在盐水中（石块未接触烧杯底且盐水未溢出），天平的读数增大了△m1；
②将石块缓慢沉入烧杯底部，放开细线，天平的读数再增大了△m2；
③石块密度的表达式ρ 石= 用△m1、△m2及 盐水密度ρ 表示）．
[变式3]小强的奶奶有一只玉镯，他通过网络了解到：密度是玉器品质的重要参数，通过实验他测出了玉镯的密度．以下是他测量玉镯的实验步骤：
（1）将天平放在水平桌面上，调节横梁平衡时，应将游码放到
（2）用调节好的天平测出玉镯的质量，当天平平衡时，右盘中砝码及游码的位置如图1所示，玉镯的质量是　 　g．
（3）按如图2所示的方法测出玉镯的体积，玉镯的体积是　 cm3．
（4）玉镯的密度为　 kg/m3．
[变式4]学习了密度的知识之后，小军做了以下实验．
（1）他先用天平和量筒测量酒精的密度，将天平放在 上，把游码移到 处，发现指针指在分度盘的左侧，为了使横梁平衡，应将平衡螺母向 （选填“右”或“左”）调
（2）接下来，他在烧杯中倒入适量的酒精，测出烧杯和酒精的总质量如图甲所示为 g．将一部分酒精倒入量筒中，量筒中酒精的体积如图乙所示为 mL．又测得剩余酒精和烧杯的总质量为30g，则酒精的密度为 kg/m3
（3）小军测出酒精的密度之后，又想利用弹簧测力计、烧杯、细线和足量的水（密度用ρ水表示）来测量一个小石块的密度，设计步骤如下：
①将石块用细线系好，并挂在弹簧测力计下，测出石块在空气中受到的重力为G；
② ；
③石块的体积V石= ；（用本题中的字母表示）
④石块的密度ρ石= ．（用本题中的字母表示）
[变式5]（2016 重庆）某中学环保小组在长江边取适量江水样品，分别进行了江水密度的测量：
（1）小薇把样品带回学校，用天平和量筒做了如下实验：
①将天平放在 台上，把游码移到零刻度线处，发现指针在分度盘的左侧，要使横梁平衡，应将平衡螺母向 选填“右”或“左”）调，直至天平平衡；
②用天平测出空烧杯的质量为30g，在烧杯中倒入适量的江水样品，测出烧杯和江水的总质量如图甲所示，则烧杯中江水的质量为 g，将烧杯中的江水全部倒入量筒中，江水的体积如图乙所示，则江水的密度为 g/cm3 ．
③小薇用这种方法测出的江水密度比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）．
（2）小亮把样品带回家，用家里的一台电子秤（如图丙所示）和没喝完的半瓶纯净水，做了如下实验：
①用电子秤测出半瓶纯净水的总质量为m1，并用笔在瓶身水面位置标记为A；
②把瓶中的水全部用来浇花，然后吹干，用电子秤测出空瓶的质量为m2；
③把江水慢慢倒入空瓶中，直至液面与 相平，再用电子秤测出瓶的总质量为m3；
④则江水的密度表达式ρ= （纯净水的密度用ρ水表示）；
⑤小亮测算江水的体积使用了下列3种物理方法中的
A．控制变量法 B．等量代替法 C．类比法．
第13讲 密度测量实验 课后作业
1.（2015秋 河西区期末）晓亮同学在做“测量色拉油密度”的实验中，有以下操作：
①测量出空烧杯的质量；
②在烧杯中倒入适量的色拉油，测量出烧和色拉油的总质量；
③将烧杯中的色拉油全部倒入量筒中，测出色拉油的体积；
④把天平放在水平桌面上，并调节天平平衡；
为保证测量的准确性，最佳的操作顺序应是（　　）
A．④②③① B．④①②③ C．①②③④ D．④①③②
物质 密度/（kg/m3）
石灰岩 （2.3～3.0）×103
花岗岩 （2.6～2.8）×103
黄铜矿 （4.1～4.3）×103
黄铁矿 （4.9～5.2）×103
（2015秋 岳阳校级期末）用天平和量筒测某矿石的密度
（1）把天平放在水平台上，游码移至零刻线处，指针位置如图甲所示，此时应向 （选填“左”或“右”）调节平衡螺母．
（2）采一块小矿石，用调好的天平测它的质量，天平平衡时，右盘中砝码的质量和游码在标尺上的位置如图乙所示，再将矿石放入盛有60mL水的量筒中，静止时液面情况如图丙所示，则该矿石的密度是 kg/m3．
（3）根据测量结果，查阅“常见矿石密度”表的密度，可推出该矿石的种类是 ．
常见矿石的密度（在常温常压下）
2.（2016春 淮安期末）如图所示，用托盘天平、烧杯和量筒测量食用醋的密度．
（1）将大平放到的桌面上，游码移至零刻度处，调节 ，使天平的横梁平衡．
（2）测量操作的正确顺序是 （填写字母代号）
A．用天平测试烧杯和剩余食用醋的总质量m1
B．将待测食用醋倒进烧杯，用天平测量烧杯和食用醋醋的总质量m2
C．将烧杯中的食用醋适量倒进量筒，测得食用醋的体积V
（3）图示量向里食用醋的体积为 cm3，质量为 g；推算得食用醋的密度是
kg/m3．