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实验7 测量液体的密度
知识点一、对密度的理解
1.理解密度
(1)同种材料,同种物质,ρ不变,m与 V成正比; 物体的密度ρ与物体的质量、体积、形状无关,但与质量和体积的比值有关;密度随温度、压强、状态等改变而改变,不同物质密度一般不同,所以密度是物质的一种特性。
(2)质量相同的不同物质,体积与密度ρ成反比;体积相同的不同物质质量与密度ρ成正比。
(3)密度图像:如图所示:ρ甲>ρ乙。
(4)密度是物质的一种性质,在条件一定情况下,每种物质的密度是确定的,密度不随物体的质量或体积的变化而变化。例如,一杯牛奶的密度与一滴牛奶的密度一样大。
(5)物质密度受物质状态和温度的影响:当物质在固态、液态和气态之间转换时(例如熔化、凝固等),或物体的温度发生变化时(如热胀冷缩),质量不变,但体积发生变化,密度发生变化。如常温常压下水的密度为1.0×103kg/m3,变为冰后密度为0.9×103kg/m3。
(6)日常生活中,人们往往感觉密度大的物质“重”,密度小的物质“轻”。比如,常说的“铁比棉花重”,实质上是指铁的密度比棉花的密度大,真正的重或轻取决于物体的质量。
知识点二、测量液体的密度
一、量筒的使用
1.量筒的用途
量筒是测量液体体积的仪器,也能用来测量固体的体积。
2.量筒上的标度
(1)单位:量筒上标度单位一般是mL(毫升);
1mL=1cm3=10-6m3;1L=1dm3=10-3m3;1L=1000mL。
(2)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。
(3)最大测量值:量筒最上面的刻度所对应的数值。
3.量筒的使用方法
(1)会选:在测量前应认清量筒的标度单位、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,应将量筒平稳地放在水平台面上。
(3)会读:读数时,视线要与量筒内液体的液面相平。量筒内的液面大多是凹液面(如水、煤油的液面),但也有液面是凸液面(如水银的液面)。在读数时,视线应和量筒内液体凹液面的底部(或凸液面的顶部)相平,如图甲、乙所示。
(4)会记:记录的结果由数字和单位组成。
二、测量液体的密度
实验原理
实验设计 用天平测量液体的质量,用量筒测量出液体的体积,用公式计算出液体的密度
实验器材 天平、量筒、烧杯、待测液体
实验步骤 (1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡; (2)将适量的液体倒入烧杯中,用天平测出液体和烧杯的总质量m1(如图甲所示); (3)将烧杯中的液体倒入量筒中一部分,读出量筒中液体的体积V(如图乙所示); (4)用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2(如图丙所示); (5)待测液体的密度为。
实验数据 烧杯和液体的总质量m1/g烧杯和剩余液体的总质量m2/g量筒中液体的质量m/g量筒中液体的体积/V液体的密度ρ/(g/cm3)
不同实验方案的误差分析 (1)若先测出空烧杯的质量m1,再测出液体和烧杯的总质量m2,然后将烧杯的液体全部倒入量筒中测出体积V,计算出液体的密度,则在这个方案中,将烧杯中的液体倒入量筒内时,总有部分液体附着在烧杯内壁上无法倒出,使测出的液体的体积偏小,从而使计算出的液体的密度偏大。 (2)若先用量筒测出液体的体积V,再用调节好的天平测出空烧杯的质量m1,然后将将量筒内的液体全部倒入烧杯中,测出烧杯和液体的总质量m2,计算出液体的密度,则在这个方案中,将量筒中的液体倒入烧杯中时,总有部分液体附着在量筒内壁上无法倒出,使测出的液体和烧杯的总质量m2偏小,即测出的液体的质量偏小,从而使计算出的液体的密度偏小。
(2023 锦州)下面是小明测量盐水密度的实验。
(1)小明将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针指在如图甲所示位置,此时他应将平衡螺母适当向 (选填“左”或“右”)调节,使天平平衡;再将装有盐水的烧杯放在天平的左盘,在右盘中放入50g、20g、10g砝码各一个时,天平刚好再次平衡;
(2)将杯中的一部分盐水倒入量筒中,盐水的体积如图乙所示为 cm3;
(3)用天平测出剩余盐水和烧杯的总质量如图丙所示为 g,
则所测盐水的密度是 kg/m3。
(4)上述实验结束后,小明利用刚刚测出了密度的盐水和其他一些工具,又想测量一个木块的密度,请帮他将实验步骤补充完整:
①用调好的天平测出木块的质量m1;
②容器内装有适量的盐水,将木块和一个空瓶叠加在一起漂浮,如图丁所示;
③向瓶中倒入适量的水,直到木块 ,用天平测出瓶和水的总质量m2;
④木块密度表达式ρ木= 。(用字母表示,盐水密度用ρ盐表示)
【解答】解:(1)小明将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针指在分度盘的左侧,此时他应将平衡螺母适当向右调节;
盐水和烧杯的总质量为:m总=50g+20g+10g=80g;
(2)量筒中盐水的体积:V=40mL=40cm3;
(3)由图可知,天平标尺的分度值为0.2g,游码对应的刻度值为3g,剩余盐水与烧杯的质量:m剩=20g+10g+5g+3g=38g;
量筒中盐水的质量:m=m总﹣m剩=80g﹣38g=42g;
盐水的密度:
ρ1.05g/cm3=1.05×103kg/m3;
(4)③向瓶中倒水,直到木块刚好浸没在盐水中,用天平测出瓶和水的总质量m2;
④木块刚好完全浸没在盐水中时,木块排开盐水的体积等于木块的体积,即V排=V木,
因为木块和瓶整体漂浮,所以整体受到的浮力等于空瓶、瓶中的水和木块的总重力,
即F浮=ρ盐gV排=ρ盐g(m1+m2)g;
由此可得木块的密度:
ρ木。
故答案为:(1)右;(2)40;(3)38;1.05×103;(4)③刚好浸没在盐水中;。
(2023 宿迁)小明利用托盘天平和图甲所示的注射器测量鸡蛋清的密度。
(1)将天平放在 台面上,把 移至标尺的零刻度线处,发现指针静止时的位置如图乙所示,应将平衡螺母向 端调节,直至天平横梁平衡;
(2)接下来进行了如下操作:
A.用天平测出注射器的质量为10g;
B.用注射器吸取部分蛋清,从注射器上读出体积为16mL;
C.用天平测出蛋清和注射器的总质量为m,如图丙所示,m= g。
(3)根据以上数据可知,蛋清的密度ρ= g/cm3。实验后,小明发现注射器的尖端还有一点小“空隙”,“空隙”里也充满了蛋清,这会导致测得的密度比真实值偏 。
【解答】解:(1)将托盘天平放在水平桌面上,把游码移到零刻度线处,根据天平调平衡时遵循的原则:左偏右调,右偏左调,发现指针指在分度盘的左侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向右调;
(2)由图乙所示可知,食用油和瓶的总质量:m=20g+5g+1.8g=26.8g,
(3)蛋清的质量:m′=m﹣m注射器=26.8g﹣10g=16.8g,
蛋清的体积:V=16mL=16cm3,
蛋清的密度:
ρ1.05g/cm3;
由于针筒的刻度线前的尖端还是有一点小“空隙”,使得针筒内测量的蛋清体积偏小,由ρ可知,质量不变,体积偏小,密度会偏大。
故答案为:(1)水平;游码;右;(2)26.8;(3)1.05;大。
(2023 丹东)小潘和小明想知道鸭绿江水的密度。
(1)小潘利用天平和量筒进行了如下实验:
①将天平放在 桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,此时指针位置如图甲所示,向 调节平衡螺母,直到天平平衡;
②向烧杯中倒入适量鸭绿江水,将装有江水的烧杯放在已调平的天平左盘,向右盘中加减砝码并调节游码,天平再次平衡后,右盘中砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,则江水和烧杯的总质量为 g;
③将烧杯中的江水倒入量筒中一部分,如图丙所示,则量筒中江水的体积为 cm3;
④用天平测出剩余江水和烧杯的总质量为53.2g,
则所测江水的密度为 kg/m3;
⑤在把烧杯中的江水倒入量筒中时,如果有几滴江水滴到桌面上,
会导致所测江水密度值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(2)在没有天平的条件下,小明使用不吸水的木块(已知木块的密度为ρ木)、细钢针和量筒,进行了如图丁所示的实验:
①向量筒中倒入适量的江水,体积记为V1;
②将木块轻轻放入量筒中,当木块静止时,液面对应的体积记为V2;
③用细钢针将木块压入江水中,使其浸没,静止时液面对应的体积记为V3;
④鸭绿江水密度的表达式ρ= 。(用V1、V2、V3和ρ木表示)
【解答】解:
(1)①将天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,此时指针偏左,说明右盘偏轻,所以应向右调节平衡螺母,直到天平平衡;
②由图乙可知,江水和烧杯的总质量为50g+20g+20g+3.6g=93.6g;
③图丙中量筒的分度值为读出江水的体积2mL,量筒中江水的体积为40mL=40cm3;
④由题意得,量筒中江水的重力m=93.6g﹣53.2g=40.4g,
江水的密度ρ1.01g/cm3=1.01×103kg/m3;
⑤在把烧杯中的江水倒入量筒中时,如果有几滴江水滴到桌面上,会导致量筒中江水体积的测量值偏小,根据实验步骤②④可知测得从烧杯中倒出江水的质量是准确的,由密度公式可知,所测江水的密度值偏大;
(2)④由题意可知,木块的体积为V3﹣V1,则木块的重力G木=m木g=ρ木(V3﹣V1)g,
由步骤②可知木块漂浮时,木块排开水的体积为V2﹣V1,木块受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρg(V2﹣V1);
根据漂浮的条件可知,F浮=G木,
即ρ木(V3﹣V1)g=ρg(V2﹣V1),
解得江水的密度ρ。
故答案为:(1)①水平;右;②93.6;③40;④1.01×103;⑤偏大;(2)④。
(2023 辽宁)小毛在测量物质密度的实验中进行了如下操作:
(1)将天平放在水平台上,游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针指向分度盘中线左侧,应该向 侧调节平衡螺母,使天平在水平位置平衡。
(2)测量固体的密度
①将石块放在天平的左盘,从大到小向右盘依次加减砝码,当加入最小砝码后,指针指向分度盘的左侧,接下来的操作是 ,直至天平平衡。
②天平平衡后,右盘砝码及游码在标尺上的位置如图甲,则石块质量为 g;
③将石块放入量筒,水面的位置如图乙,取出石块后,量筒内水的体积为40mL,则石块的密度为 kg/m3,这样测出的石块密度将偏 。
(3)小毛为测量未知液体的密度,设计了如下两个方案,请利用给定实验器材完成相应的实验步骤:(在两个方案中,你只需选择一个方案作答即可)
方案一:器材有质量可忽略的薄壁平底的柱状杯、装有水的水槽、刻度尺。
①在柱状杯中加入适量的未知液体,使其漂浮在水槽中的水面上,如图丙,测出柱状杯中未知液体的深度h1;
②接下来的操作是: 为h2;
③未知液体密度的表达式:ρ= (用所测物理量h1、h2和水的密度ρ水表示)。
方案二:器材有天平(已调平、无砝码)、刻度尺、胶头滴管、两个分别装有水和未知液体的相同平底柱状杯。
①测出杯中未知液体的深度为h1,将装有未知液体的杯放在天平左盘,水杯放在右盘,天平右端下沉,如图丁所示;
②接下来的操作是: 为h2;
③未知液体密度的表达式:ρ= (用所测物理量h1、h2和水的密度ρ水表示)。
【解答】解:(1)使用天平的时候,要将天平放在水平台面上,把游码移到横梁标尺的零刻度线处,移动平衡螺母,使天平横梁在水平位置平衡,指针左偏应将平衡螺母向右调节;
(2)①将石块放在天平的左盘,从大到小向右盘依次加减砝码,当加入最小砝码后,指针指向分度盘的左侧,接下来的操作是:向右移动游码使天平横梁再次平衡;
②由图甲可知石块的质量m石=20g+5g+2.2g=27.2g;
③由图乙可知石块和水的总体积为50mL,取出石块后,量筒内水的体积为40mL,石块的体积V石=50mL﹣40mL=10mL=10cm3;
石块的密度为:ρ2.72g/cm3=2.72×103kg/m3;
将石块放入量筒,水面的位置如图乙,取出石块后,量筒内水的体积为40mL,取出石块时带走一部分水,测得石块的体积偏大,由密度公式知,质量一定,测出的石块密度将偏小;
(3)方案一:①在柱状杯中加入适量的未知液体,使其漂浮在水槽中的水面上,如图丙,测出柱状杯中未知液体的深度h1;
②接下来的操作是:测杯浸入水中的深度为h2;
③设柱状杯的底面积为S,柱状杯中液体的体积为V液=Sh1,根据密度公式得其液体质量为m液=ρV液=ρSh1,其重力为G液=m液g=ρV液g=ρSh1g,
柱状杯排开水的体积为V排=Sh2,柱状杯受到的浮力为F浮=ρ水V排g=ρ水Sh2g,柱状杯漂浮,柱状杯的质量忽略,则F浮=G液,即ρ水Sh2g=ρSh1g,
解得,未知液体密度的表达式:ρ;
方案二:①测出杯中未知液体的深度为h1,将装有未知液体的杯放在天平左盘,水杯放在右盘,天平右端下沉;
②接下来的操作是:用胶头滴管从右杯中取出适量的水,直至天平平衡,测出杯中水的深度为h2;
③设平底柱状杯的底面积为S,未知液体的体积V1=Sh1,其质量为m1=ρV1=ρSh1,右盘水的体积V2=Sh2,其质量为m2=ρ水V2=ρ水Sh2,
由题知,m1=m2,则ρSh1=ρ水Sh2,解得未知液体密度的表达式:ρ。
故答案为:(1)右;(2)①向右移动游码;②27.2;③2.72×103;小;(3)方案一:②测杯浸入水中的深度;③;方案二:②用胶头滴管从右杯中取出适量的水,直至天平平衡,测出杯中水的深度;③。
(2023 包头)小聪利用注射器、天平(带砝码)测量酒精的密度。
(1)将天平放在水平台上,游码调至标尺左端零刻度线处,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向 移动,使天平横梁平衡。
(2)用注射器抽取适量酒精,体积如图乙所示为 mL。将装有酒精的注射器放到天平上,测得注射器和酒精的总质量为28g。
(3)用注射器继续抽取酒精至20mL处,再将注射器放到天平上,测得注射器和酒精的总质量如图丙所示为 g,测得酒精的密度为 g/cm3。
(4)若第2次使用注射器抽取的酒精中混有气泡,则测得的酒精密度值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)本实验使用注射器的优点是 (写出一条即可)。
【解答】解:(1)由图甲可知指针向左偏,说明左端下沉,右端上翘,所以平衡螺母向右调节,使天平横梁水平平衡;
(2)由图可知,注射器中酒精的体积为:V=10mL=10cm3;
(3)由图丙可知酒精至20mL处时,注射器和酒精的总质量m=20g+10g+5g+0.8g=35.8g;
则注射器中10mL的酒精质量为m′=35.8g﹣28g=7.8g,
酒精的密度ρ0.78g/cm3;
(4)若第2次使用注射器抽取的酒精中混有气泡,则用针管抽出来酒精的质量偏小,根据ρ,理论上测得的酒精密度偏小;
(5)本实验使用注射器的优点是取样准确。
故答案为:(1)右;(2)10;(3)35.8;0.78;(4)偏小(5)取样准确。
(2023 商水县二模)小明测量家中菜油密度的实验步骤如下:①用电子秤测出空矿泉水瓶的质量m;②在矿泉水瓶中装满水,测出总质量m1;③倒干水后在矿泉水瓶中装满菜油,测出总质量m2。已知水的密度为ρ水,则菜油的密度为( )
A. B.
C. D.
【解答】解:由题意知,矿泉水瓶中水的质量m水=m1﹣m,水的体积V水,则菜油的体积V油=V水;
菜油的质量m油=m2﹣m,则菜油的密度。
故选:D。
(2023 郸城县三模)云南省麻栗坡县生产的果味型碳酸饮料深受广大消费者的喜爱,小宋要测量麻栗坡香槟的密度,如图所示,以下操作错误的是( )
A.将天平放在水平桌面上,游码拨至标尺左端零刻度线处,发现指针指在分度盘的右侧,应将平衡螺母向左调
B.放入最小的5g砝码时,指针偏向分度盘的右侧,可将平衡螺母向左调
C.烧杯和香槟的总质量为5lg,量筒中香槟的体积是30mL
D.将烧杯内的香槟全部倒入量筒中,如图乙所示,则香槟的密度小于1.7g/cm3
【解答】解:A、用天平测量物体的质量时,将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端的零刻线处,发现指针指在分度盘的右侧,则应将平衡螺母向左调,使天平横梁平衡,故A正确;
B、先往右盘加放了大砝码后,再加放一个5g的最小砝码时,分度盘的指针向右偏,说明加入最小5g的砝码后,砝码的总质量过大了,所以接下来的操作是:取下5g砝码后,移动游码,使横梁平衡,故B错误;
C、由图甲、乙可知,天平分度值0.2g,烧杯和香槟的总质量m总=50g+1g=51g;量筒分度值1mL,香槟的体积为V=30mL=30cm3,故C正确;
D、由C可知,ρ1.7g/cm3,质量m中包含了烧杯的质量,若减去烧杯的质量,则质量m要减小,所以香槟的密度小于1.7g/cm3,故D正确。
故选:B。
(2023 海陵区校级三模)小明将天平放在水平桌面上,将游码归零,调节平衡螺母使天平平衡,他用质量相同的瓶装了体积均为10mL的不同液体,分别放在已正确调平的天平的左右盘上,如图,天平已经重新平衡,已知乙液体为水,ρ水=1g/cm3,则下列说法正确的是( )
A.甲瓶和液体总质量为15g
B.甲瓶和液体总质量为5g
C.甲瓶液体密度为0.9g/cm3
D.甲瓶液体密度为1.1g/cm3
【解答】解:AB.由题意可知,水的质量m水=ρ水V=1g/cm3×10cm3=10g,
由图可得m甲+m瓶=m水+m游码+m瓶,
则甲液体质量m甲=m水+m游码=10g+1g=11g,
由于不知道瓶的质量,所以甲液体和瓶的总质量无法算出,但可以判断甲液体和瓶的总质量大于11g,故AB错误;
CD.甲液体的密度,故C错误,D正确。
故选:D。
(2023 海州区校级二模)如图所示是测量某种液体密度的实验情景。下列关于实验过程的说法中正确的是( )
A.把托盘天平放在水平工作台上,将游码移到标尺左端零刻度线处,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向左调节,使天平横梁平衡
B.将装有待测液体的烧杯放在天平左盘,平衡时,右盘砝码质量和称量标尺上的示数值如图乙,待测液体和烧杯的总质量为82.2g
C.将烧杯中适量的液体倒入量筒内,液面位置如图丙,则量筒中的液体体积为50mL
D.称得剩余液体和烧杯的总质量为22g,计算得出液体的密度为0.8g/cm3
【解答】解:
A、由甲图可知,指针偏左,说明右盘偏轻,所以应将平衡螺母向右调节,使天平平衡,故A错误;
B、由图乙可知,待测液体和烧杯的总质量为50g+20g+10g+2g=82g,故B错误;
C、由图丙可知,量筒中的液体体积为50mL=50cm3,故C正确;
D、由题意可得,量筒中液体质量m=82g﹣22g=60g,液体密度ρ1.2g/cm3,故D错误。
故选:C。
(2023 姑苏区校级二模)小明利用托盘天平和量筒测量盐水的密度,部分操作过程如图所示,下列说法中正确的是( )
①量筒中液体的质量为82.4g
②盐水的密度是1.1×103kg/m3
③按照乙、甲、丙的顺序实验,会使测量结果偏大
④按照甲、丙、乙顺序操作,如果盘中5g砝码因磨损质量变小,则测得盐水密度偏小
A.只有①②正确 B.只有②③正确
C.只有③④正确 D.只有③正确
【解答】解:①②、烧杯和盐水的总质量为:m1=50g+20g+10g+2.4g=82.4g,
剩余盐水的质量为:m2=20g+10g+5g+1.0g=36.0g,
量筒中盐水的质量为:m=m1﹣m2=82.4g﹣36.0g=46.4g,
量筒的分度值为2mL,量筒中盐水的体积为40mL,即40cm3,
盐水的密度为ρ1.16g/cm3=1.16×103kg/m3,故①②错误;
③如果按照乙甲丙的顺序实验会有一部分水附着在烧杯壁上,倒入量筒中的盐水比实际偏小,由公式ρ判断密度偏大,故③正确;
④如果盘中5g砝码磨损,则砝码的质量比实际偏小,所以当右盘放置磨损砝码时,称得烧杯和剩余盐水的质量要比实际质量偏大,则两次质量测量之差偏小,根据密度公式可知测得盐水密度偏小,故④正确。
故选:C。
(2023 蜀山区二模)利用天平和量筒测量某液体的密度:
(1)实验按以下环节进行:
①将天平放在水平台面,调节天平平衡;
②用天平测得空烧杯的质量,如图甲所示:
③测量烧杯和液体的总质量,如图乙所示:
④将烧杯中液体一部分倒入量筒,用天平测量烧杯和剩余液体质量,如图丙所示;
⑤读出量筒中液体的体积,如图丁所示:
在测量某一个环节中,用调节好的托盘天平称量时,在右盘中加了几个砝码后,发现:当放上质量最小的砝码时,指针向右偏;取下它,指针偏左,则下一步的正确操作是: 。
(2)为了更加精确地测量液体的密度,正确选择所需要的图示,根据图中数据分析和计算可知:液体的密度为 kg/m3。
【解答】解:(1)根据放上质量最小的砝码时,指针向右偏;取下最小砝码,指针向左偏可知接下来的操作:再向右移动游码直至天平平衡;
由图可得,烧杯和液体的总质量为:m总=50g+20g+1.2g=71.2g;
部分倒入量筒后,剩余液体和烧杯的质量为:m剩=20g+10g+4.2g=34.2g,
量筒中液体的质量为m=m总﹣m剩=71.2g﹣34.2g=37g,
液体的体积V=40mL=40cm3,
液体的密度为ρ0.925g/cm3=0.925×103kg/m3。
故答案为:(1)取下最小砝码,向右移动游码;(2)0.925×103。
(2023 启东市一模)小明进行“测量橙汁的密度”实验。
(1)小明将天平放在水平桌面进行调节平衡,游码移至标尺零刻度线处,指针静止时如图甲所示,则接下来的操作是: 。
(2)为了测量结果更准确,下列实验步骤的合理顺序是 (用字母表示)。
A.计算橙汁的密度
B.用天平测出空烧杯的质量
C.烧杯中盛适量的橙汁,用天平测出橙汁和烧杯的总质量
D.调节天平平衡
E.将烧杯中的橙汁全部倒入量筒中,读出橙汁的体积
(3)小明测量橙汁和烧杯总质量时,如图乙所示操作,请你指出他的不妥之处 ,若如图乙测量,则总质量为 g。
(4)不用量筒,只需添加一个完全相同的烧杯和适量的水,也可以完成该实验。
实验步骤如下:
a.用已调好的天平测出空烧杯的质量,记为m0。
b.向一个烧杯倒入适量橙汁,用天平测出橙汁和烧杯的总质量,记为m1。
c.向另一个相同烧杯中倒入与橙汁等深度的水(如图丙),用天平测出水和烧杯的总质量,记为m2。
d.橙汁的密度ρ橙汁= (水的密度用ρ水表示)。
【解答】解:(1)由甲图可知,称量前指针偏右,故应将平衡螺母向左移动,使天平平衡;
(2)测量质量前先调节天平,用天平测出橙汁和烧杯的总质量,再测量倒出橙汁的体积,最后用天平测出空烧杯的质量,并计算橙汁的密度,故为了测量结果更准确,下列实验步骤的合理顺序是DCEBA;
(3)图乙存在的问题是物体和砝码放反了;此时右盘中烧杯总质量与游码对应质量的和等于左盘中砝码的质量,故烧杯总质量m=m砝码﹣m游码=(50g+10g)﹣1.8g=58.2g;
(4)由题意可知,橙汁质量:m=m1﹣m0;
与橙汁等深度的水的质量m水=m2﹣m0;
橙汁的体积:V=V水;
橙汁的密度:
ρ橙汁。
故答案为:(1)将平衡螺母向左移动,使天平平衡;(2)DCEBA;(3)物体和砝码放反了;58.2;(4)。
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实验7 测量液体的密度
知识点一、对密度的理解
1.理解密度
(1)同种材料,同种物质,ρ不变,m与 V成正比; 物体的密度ρ与物体的质量、体积、形状无关,但与质量和体积的比值有关;密度随温度、压强、状态等改变而改变,不同物质密度一般不同,所以密度是物质的一种特性。
(2)质量相同的不同物质,体积与密度ρ成反比;体积相同的不同物质质量与密度ρ成正比。
(3)密度图像:如图所示:ρ甲>ρ乙。
(4)密度是物质的一种性质,在条件一定情况下,每种物质的密度是确定的,密度不随物体的质量或体积的变化而变化。例如,一杯牛奶的密度与一滴牛奶的密度一样大。
(5)物质密度受物质状态和温度的影响:当物质在固态、液态和气态之间转换时(例如熔化、凝固等),或物体的温度发生变化时(如热胀冷缩),质量不变,但体积发生变化,密度发生变化。如常温常压下水的密度为1.0×103kg/m3,变为冰后密度为0.9×103kg/m3。
(6)日常生活中,人们往往感觉密度大的物质“重”,密度小的物质“轻”。比如,常说的“铁比棉花重”,实质上是指铁的密度比棉花的密度大,真正的重或轻取决于物体的质量。
知识点二、测量液体的密度
一、量筒的使用
1.量筒的用途
量筒是测量液体体积的仪器,也能用来测量固体的体积。
2.量筒上的标度
(1)单位:量筒上标度单位一般是mL(毫升);
1mL=1cm3=10-6m3;1L=1dm3=10-3m3;1L=1000mL。
(2)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。
(3)最大测量值:量筒最上面的刻度所对应的数值。
3.量筒的使用方法
(1)会选:在测量前应认清量筒的标度单位、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,应将量筒平稳地放在水平台面上。
(3)会读:读数时,视线要与量筒内液体的液面相平。量筒内的液面大多是凹液面(如水、煤油的液面),但也有液面是凸液面(如水银的液面)。在读数时,视线应和量筒内液体凹液面的底部(或凸液面的顶部)相平,如图甲、乙所示。
(4)会记:记录的结果由数字和单位组成。
二、测量液体的密度
实验原理
实验设计 用天平测量液体的质量,用量筒测量出液体的体积,用公式计算出液体的密度
实验器材 天平、量筒、烧杯、待测液体
实验步骤 (1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡; (2)将适量的液体倒入烧杯中,用天平测出液体和烧杯的总质量m1(如图甲所示); (3)将烧杯中的液体倒入量筒中一部分,读出量筒中液体的体积V(如图乙所示); (4)用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2(如图丙所示); (5)待测液体的密度为。
实验数据 烧杯和液体的总质量m1/g烧杯和剩余液体的总质量m2/g量筒中液体的质量m/g量筒中液体的体积/V液体的密度ρ/(g/cm3)
不同实验方案的误差分析 (1)若先测出空烧杯的质量m1,再测出液体和烧杯的总质量m2,然后将烧杯的液体全部倒入量筒中测出体积V,计算出液体的密度,则在这个方案中,将烧杯中的液体倒入量筒内时,总有部分液体附着在烧杯内壁上无法倒出,使测出的液体的体积偏小,从而使计算出的液体的密度偏大。 (2)若先用量筒测出液体的体积V,再用调节好的天平测出空烧杯的质量m1,然后将将量筒内的液体全部倒入烧杯中,测出烧杯和液体的总质量m2,计算出液体的密度,则在这个方案中,将量筒中的液体倒入烧杯中时,总有部分液体附着在量筒内壁上无法倒出,使测出的液体和烧杯的总质量m2偏小,即测出的液体的质量偏小,从而使计算出的液体的密度偏小。
(2023 锦州)下面是小明测量盐水密度的实验。
(1)小明将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针指在如图甲所示位置,此时他应将平衡螺母适当向 (选填“左”或“右”)调节,使天平平衡;再将装有盐水的烧杯放在天平的左盘,在右盘中放入50g、20g、10g砝码各一个时,天平刚好再次平衡;
(2)将杯中的一部分盐水倒入量筒中,盐水的体积如图乙所示为 cm3;
(3)用天平测出剩余盐水和烧杯的总质量如图丙所示为 g,
则所测盐水的密度是 kg/m3。
(4)上述实验结束后,小明利用刚刚测出了密度的盐水和其他一些工具,又想测量一个木块的密度,请帮他将实验步骤补充完整:
①用调好的天平测出木块的质量m1;
②容器内装有适量的盐水,将木块和一个空瓶叠加在一起漂浮,如图丁所示;
③向瓶中倒入适量的水,直到木块 ,用天平测出瓶和水的总质量m2;
④木块密度表达式ρ木= 。(用字母表示,盐水密度用ρ盐表示)
(2023 宿迁)小明利用托盘天平和图甲所示的注射器测量鸡蛋清的密度。
(1)将天平放在 台面上,把 移至标尺的零刻度线处,发现指针静止时的位置如图乙所示,应将平衡螺母向 端调节,直至天平横梁平衡;
(2)接下来进行了如下操作:
A.用天平测出注射器的质量为10g;
B.用注射器吸取部分蛋清,从注射器上读出体积为16mL;
C.用天平测出蛋清和注射器的总质量为m,如图丙所示,m= g。
(3)根据以上数据可知,蛋清的密度ρ= g/cm3。实验后,小明发现注射器的尖端还有一点小“空隙”,“空隙”里也充满了蛋清,这会导致测得的密度比真实值偏 。
(2023 丹东)小潘和小明想知道鸭绿江水的密度。
(1)小潘利用天平和量筒进行了如下实验:
①将天平放在 桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,此时指针位置如图甲所示,向 调节平衡螺母,直到天平平衡;
②向烧杯中倒入适量鸭绿江水,将装有江水的烧杯放在已调平的天平左盘,向右盘中加减砝码并调节游码,天平再次平衡后,右盘中砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,则江水和烧杯的总质量为 g;
③将烧杯中的江水倒入量筒中一部分,如图丙所示,则量筒中江水的体积为 cm3;
④用天平测出剩余江水和烧杯的总质量为53.2g,
则所测江水的密度为 kg/m3;
⑤在把烧杯中的江水倒入量筒中时,如果有几滴江水滴到桌面上,
会导致所测江水密度值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(2)在没有天平的条件下,小明使用不吸水的木块(已知木块的密度为ρ木)、细钢针和量筒,进行了如图丁所示的实验:
①向量筒中倒入适量的江水,体积记为V1;
②将木块轻轻放入量筒中,当木块静止时,液面对应的体积记为V2;
③用细钢针将木块压入江水中,使其浸没,静止时液面对应的体积记为V3;
④鸭绿江水密度的表达式ρ= 。(用V1、V2、V3和ρ木表示)
(2023 辽宁)小毛在测量物质密度的实验中进行了如下操作:
(1)将天平放在水平台上,游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针指向分度盘中线左侧,应该向 侧调节平衡螺母,使天平在水平位置平衡。
(2)测量固体的密度
①将石块放在天平的左盘,从大到小向右盘依次加减砝码,当加入最小砝码后,指针指向分度盘的左侧,接下来的操作是 ,直至天平平衡。
②天平平衡后,右盘砝码及游码在标尺上的位置如图甲,则石块质量为 g;
③将石块放入量筒,水面的位置如图乙,取出石块后,量筒内水的体积为40mL,则石块的密度为 kg/m3,这样测出的石块密度将偏 。
(3)小毛为测量未知液体的密度,设计了如下两个方案,请利用给定实验器材完成相应的实验步骤:(在两个方案中,你只需选择一个方案作答即可)
方案一:器材有质量可忽略的薄壁平底的柱状杯、装有水的水槽、刻度尺。
①在柱状杯中加入适量的未知液体,使其漂浮在水槽中的水面上,如图丙,测出柱状杯中未知液体的深度h1;
②接下来的操作是: 为h2;
③未知液体密度的表达式:ρ= (用所测物理量h1、h2和水的密度ρ水表示)。
方案二:器材有天平(已调平、无砝码)、刻度尺、胶头滴管、两个分别装有水和未知液体的相同平底柱状杯。
①测出杯中未知液体的深度为h1,将装有未知液体的杯放在天平左盘,水杯放在右盘,天平右端下沉,如图丁所示;
②接下来的操作是: 为h2;
③未知液体密度的表达式:ρ= (用所测物理量h1、h2和水的密度ρ水表示)。
(2023 包头)小聪利用注射器、天平(带砝码)测量酒精的密度。
(1)将天平放在水平台上,游码调至标尺左端零刻度线处,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向 移动,使天平横梁平衡。
(2)用注射器抽取适量酒精,体积如图乙所示为 mL。将装有酒精的注射器放到天平上,测得注射器和酒精的总质量为28g。
(3)用注射器继续抽取酒精至20mL处,再将注射器放到天平上,测得注射器和酒精的总质量如图丙所示为 g,测得酒精的密度为 g/cm3。
(4)若第2次使用注射器抽取的酒精中混有气泡,则测得的酒精密度值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)本实验使用注射器的优点是 (写出一条即可)。
(2023 商水县二模)小明测量家中菜油密度的实验步骤如下:①用电子秤测出空矿泉水瓶的质量m;②在矿泉水瓶中装满水,测出总质量m1;③倒干水后在矿泉水瓶中装满菜油,测出总质量m2。已知水的密度为ρ水,则菜油的密度为( )
A. B.
C. D.
(2023 郸城县三模)云南省麻栗坡县生产的果味型碳酸饮料深受广大消费者的喜爱,小宋要测量麻栗坡香槟的密度,如图所示,以下操作错误的是( )
A.将天平放在水平桌面上,游码拨至标尺左端零刻度线处,发现指针指在分度盘的右侧,应将平衡螺母向左调
B.放入最小的5g砝码时,指针偏向分度盘的右侧,可将平衡螺母向左调
C.烧杯和香槟的总质量为5lg,量筒中香槟的体积是30mL
D.将烧杯内的香槟全部倒入量筒中,如图乙所示,则香槟的密度小于1.7g/cm3
(2023 海陵区校级三模)小明将天平放在水平桌面上,将游码归零,调节平衡螺母使天平平衡,他用质量相同的瓶装了体积均为10mL的不同液体,分别放在已正确调平的天平的左右盘上,如图,天平已经重新平衡,已知乙液体为水,ρ水=1g/cm3,则下列说法正确的是( )
A.甲瓶和液体总质量为15g
B.甲瓶和液体总质量为5g
C.甲瓶液体密度为0.9g/cm3
D.甲瓶液体密度为1.1g/cm3
(2023 海州区校级二模)如图所示是测量某种液体密度的实验情景。下列关于实验过程的说法中正确的是( )
A.把托盘天平放在水平工作台上,将游码移到标尺左端零刻度线处,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向左调节,使天平横梁平衡
B.将装有待测液体的烧杯放在天平左盘,平衡时,右盘砝码质量和称量标尺上的示数值如图乙,待测液体和烧杯的总质量为82.2g
C.将烧杯中适量的液体倒入量筒内,液面位置如图丙,则量筒中的液体体积为50mL
D.称得剩余液体和烧杯的总质量为22g,计算得出液体的密度为0.8g/cm3
(2023 姑苏区校级二模)小明利用托盘天平和量筒测量盐水的密度,部分操作过程如图所示,下列说法中正确的是( )
①量筒中液体的质量为82.4g
②盐水的密度是1.1×103kg/m3
③按照乙、甲、丙的顺序实验,会使测量结果偏大
④按照甲、丙、乙顺序操作,如果盘中5g砝码因磨损质量变小,则测得盐水密度偏小
A.只有①②正确 B.只有②③正确
C.只有③④正确 D.只有③正确
(2023 蜀山区二模)利用天平和量筒测量某液体的密度:
(1)实验按以下环节进行:
①将天平放在水平台面,调节天平平衡;
②用天平测得空烧杯的质量,如图甲所示:
③测量烧杯和液体的总质量,如图乙所示:
④将烧杯中液体一部分倒入量筒,用天平测量烧杯和剩余液体质量,如图丙所示;
⑤读出量筒中液体的体积,如图丁所示:
在测量某一个环节中,用调节好的托盘天平称量时,在右盘中加了几个砝码后,发现:当放上质量最小的砝码时,指针向右偏;取下它,指针偏左,则下一步的正确操作是: 。
(2)为了更加精确地测量液体的密度,正确选择所需要的图示,根据图中数据分析和计算可知:液体的密度为 kg/m3。
(2023 启东市一模)小明进行“测量橙汁的密度”实验。
(1)小明将天平放在水平桌面进行调节平衡,游码移至标尺零刻度线处,指针静止时如图甲所示,则接下来的操作是: 。
(2)为了测量结果更准确,下列实验步骤的合理顺序是 (用字母表示)。
A.计算橙汁的密度
B.用天平测出空烧杯的质量
C.烧杯中盛适量的橙汁,用天平测出橙汁和烧杯的总质量
D.调节天平平衡
E.将烧杯中的橙汁全部倒入量筒中,读出橙汁的体积
(3)小明测量橙汁和烧杯总质量时,如图乙所示操作,请你指出他的不妥之处 ,若如图乙测量,则总质量为 g。
(4)不用量筒,只需添加一个完全相同的烧杯和适量的水,也可以完成该实验。
实验步骤如下:
a.用已调好的天平测出空烧杯的质量,记为m0。
b.向一个烧杯倒入适量橙汁,用天平测出橙汁和烧杯的总质量,记为m1。
c.向另一个相同烧杯中倒入与橙汁等深度的水(如图丙),用天平测出水和烧杯的总质量,记为m2。
d.橙汁的密度ρ橙汁= (水的密度用ρ水表示)。
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