第三节 测量物质的密度
一.测量固体的密度
1.在湄江地质公园进行课外活动时,小明捡到一块形状怪异的小化石,为测量小化石的密度。他利用已学知识设计如下实验方案:
(1)用天平称出小化石的质量。天平平衡后,右盘中砝码和游码的位置如图甲所示,小化石的质量为 g。
(2)用量筒和水测量小化石的体积,先往量筒中倒入适量的水,其中“适量”的含义是:
① ;
②小化石和水的总体积不能超过量筒的 。
(3)小化石放入量筒前后的情况如图乙(忽略细线的体积),小化石的密度是 g/cm3。
(4)若小明先测出小化石的体积,将小化石从量筒中取出,然后用天平称出其质量,求出小化石的密度。这样测出小化石的密度将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
2.物理创新小组在某次实践活动中,采集了一块矿石,想测出矿石的密度。
(1)在测量体积之前,要观察量筒的 。
(2)测量过程的情景如图,其中测质量时有一处操作有误,那么正确且合理测量质量的操作顺序为 ;
(3)用细线拴住矿石放入盛有适量水的量筒中测体积时,发现矿石上附着有气泡。为了排除气泡,可采用的方法是 ,(写出一种方法即可),之后测得鹅卵石的体积为 mL。
(4)根据所测的数据,算出矿石的密度为 g/cm3(保留一位小数即可)。若发现该矿石具有吸水性,则所测密度 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
二.测量液体的密度
3.小强同学为了测量某种液体的密度,进行了以下实验:
(1)把天平放在 上,然后将游码移至 处,接下来调节天平横梁平衡,天平的状态如图所示,此时应向 (填“左”或“右”)移动平衡螺母。
(2)调节天平平衡后,小强又进行了以下三项操作:
A.用天平测出烧杯和剩余液体的总质量m2
B.将待测液体倒入烧杯中,用天平测出烧杯和液体的总质量m1
C.将烧杯中液体的一部分倒入量筒,测出这部分液体的体积V
以上操作的正确顺序是 (填字母),待测液体的密度表达式 (用所测物理量的符号表示)。
(3)由图可得:量筒内液体的质量为 g,该液体的密度为 g/cm3。
(4)根据你的生活经验判断,该液体可能是下面四种液体中的 (填字母代号)。
A.水 B.水银 C.香油 D.盐水
4.小明用密度为0.8g/cm3的纯酒精配制了浓度为75%的酒精。他查阅资料得知浓度为75%的医用酒精的密度为0.87g/cm3。为检验自己配制的酒精是否合格,他进行了如下实验:
(1)将天平放在水平台上并将游码移至标尺左端的零刻度线上,横梁静止时指针如图甲所示,此时应将横梁右端的平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节,使横梁在水平位置平衡。
(2)将适量配制的酒精倒入烧杯中,并用天平测量烧杯和酒精的总质量。当小明将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,横梁指针仍如图甲所示,接下来他应该( )
A.向右调节平衡螺母 B.向右移动游码 C.取下最小的砝码后移动游码
(3)测出烧杯和酒精的总质量为98g后,将烧杯中的一部分酒精倒入量筒,如图乙所示,则量筒中酒精的体积为 cm3。
(4)测量烧杯和剩余酒精的总质量,天平横梁平衡时如图丙所示,则烧杯和剩余酒精的总质量为 g。
(5)小明配制的酒精的密度为 g/cm3。为符合要求,他应该向配制的酒精溶液中添加适量的 (填“纯酒精”或“水”)。
三.漂浮物密度的测量(助沉法、针压法)
5.小刚同学想测出一个实心塑料球的密度,但是发现塑料球放在水中会漂浮在水面上,无法测出它的体积。小刚设计了以下实验步骤:
A.用天平测量塑料球的质量,天平平衡时如图甲所示,记录塑料球的质量为m。
B.把适量的水倒进量筒中如图乙所示,记录此时水的体积为V1。
C.用细线在塑料球下吊一个小铁块放入水中,静止时如图丙,记录此时量筒的示数为V2。
D.把小铁块单独放入水中静止时如图丁所示,记录此时量筒的示数为V3。
E.利用密度公式计算出结果。
(1)塑料球的质量m= g。
(2)塑料球的体积V= cm3。
(3)塑料球的密度= g/cm3。
6.某同学想测量家中勺子的密度,将其带到学校物理实验室,先用已调好的天平测量勺子的质量,天平平衡时如图甲所示,勺子的质量为 g;再将勺子放入装有60 mL水的量筒中,勺子漂浮在水面上,用细针将其压入水中,如图乙所示,则该勺子的密度为 kg/m3。
四.细小物体密度的测量
7.攀枝花红格脐橙汁多味甜,声名远播。小军设计如下实验测量橙瓣的密度。
(1)他将天平放在水平桌面上,调节天平平衡,然后将一个橙瓣放入天平左盘中,在右盘中加入砝码,发现指针稍微偏向分度盘左侧,他可以调节 (填“游码”或“平衡螺母”),使指针指向分度盘中央刻度线,如图甲所示,橙瓣质量为 g。
(2)他将该橙瓣放入装有30mL水的量筒中,水面上升到图乙所示的位置,则该橙瓣的密度为 kg/m3。
(3)他对实验进行误差分析,觉得测体积时误差太大。他设计了下列解决方案,其中合理的是 (填字母)。
A.换量程更大的量筒测量
B.测多个橙瓣的总质量和总体积
C.换分度值更大的量筒测量
8.小明在课外探究活动中要测量5角硬币的密度,他选取了16枚相同的5角硬币、天平(含砝码)、量筒。
(1)小明先调节好天平,左盘放入16 枚相同的5角硬币,右盘放入砝码,指针指向分度盘右边,接下来他应该 ,最终天平平衡后,所用砝码与游码的位置如图所示,则16枚硬币的质量为 g。
(2)把16枚硬币放入盛水的量筒中,浸没后水面由30 cm3上涨到 38 cm3。计算出硬币的密度为 g/cm3。
(3)小芳看到小明的实验后问道:“你为什么不用1枚硬币做呢,找16枚硬币多麻烦啊 ”小明回答道:“这是为了 。”
五.等效替代法测质量
9.一次实验课上,老师提供给同学们下列器材:一架已调好的天平(无砝码)、两个完全相同的烧杯、一个量筒、水、滴管,要求用上述器材来测一个合金块的密度。某同学设计好实验方案后,进行如下操作:
(1)将两个空烧杯分别放在天平的左、右两盘内,把合金块放在左盘烧杯内。
(2) ,直到天平平衡。
(3)将右盘烧杯内的水全部倒入空量筒中,测出水的体积(如图甲所示),用细线拴好合金
块,将其放入图甲所示的量筒中,测量水和合金块的总体积(如图乙所示),则合金块的密度为 kg/m3。(水=1.0g/cm3)
(4)评估:测出的合金块密度值与真实值相比偏小,其原因是 。
六.等效替代法测体积
10.如图所示,三只完全相同的水杯。小高同学想利用家里的电子秤、水(密度为水)、这三只水杯,来测量油和醋的密度。其步骤如下:
①在图中三只水杯里,慢慢地分别注满水、油和醋;
②用家里的电子秤,准确测量其中一只空杯的质量m;
③用已知量水,已测量的m、m水、m油和m醋,求出油和醋;
④用家里的电子秤,准确测量三只装满液体后,杯和液体的总质量,记为m水、m油和m醋。
(1)你认为正确测量的步骤顺序应该是 (填序号);
(2)三只水杯中,水、油和醋相同的物理量是 (填“质量”或“体积”);
(3)用已知量水,已测量的m、m水、m油和m醋,计算得出油= ,醋= 。
11.小强同学在家中自主学习,他利用家庭实验室的器材测一小石块的密度,他可用的器材有:托盘天平(含砝码)、烧杯、细线、水和小石块。
(1)将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,发现天平静止时横梁右端高,则应将横梁右端的平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节,使横梁平衡。
(2)在烧杯中放入适量的水,用细线拴住小石块,将小石块浸没在水中,在水面到达的位置上标上标记,用天平测出水和烧杯总质量m1。
(3)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。
(4)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。
(5)上述实验过程可简化为如图,小石块的质量m石= kg。
(6)设水的密度为水,则小石块体积的表达式:
V石= ,小石块密度的表达式:石= 。(均用所测物理量的字母表示)
(7)步骤(3)中取出小石块时带走了一些水,小强所测的小石块质量 (填“大于”“小于”或“等于”)小石块的真实质量。
七.调整实验步骤,减小实验误差
12.郑州市积极响应“国家黄河生态文明”战略,在沿黄地区大力发展石榴种植。小明发现他家的石榴比其他品种的石榴甜,汁更浓,想测一下石榴汁的密度。
(1)实验步骤如下:
①将空烧杯放在调好的天平上,测出其质量为40g;
②在烧杯中倒入适量的石榴汁,将其放在天平左盘上,在右盘内添加砝码。当放入最小的5g砝码时,天平右端下沉,接下来应进行的操作是 ,直到天平平衡。此时砝码质量及游码位置如图甲所示,则烧杯和石榴汁的总质量为 g。
③将烧杯中的石榴汁倒入量筒中,液面位置如图乙所示,则石榴汁的体积为 cm3;
④用上述测得的数据计算出石榴汁的密度为 kg/m3。
(2)分析实验过程,小丽认为,在步骤③中,由于烧杯中的石榴汁有残留,会使密度的测量结果 (填“偏大”或“偏小”)。她提出只要将(1)中实验步骤的顺序稍作调整就能使测量结果更准确,合理的顺序是 。