第五章我们周围的物质核心专题三 密度的特殊测量 学案（含答案） 物理沪粤版八年级上册

核心专题三 密度的特殊测量
素养目标
1.归纳密度的特殊测量的类型。
2.总结密度的特殊测量方法,熟悉密度知识的应用。
◎重点:密度测量实验的分析与设计。
专题突破
1.漂浮物体的密度测量
例1　小红同学想测量开水瓶软木塞的密度,于是切下一块干软木,进行了实验,实验步骤如下:
①调节天平横梁平衡;
②用天平测出软木块的质量m,示数如图甲;
③在量筒中装入适量的水,如图乙;
④读出水的体积V1;
⑤用细线系住软木块和铁块,将铁块浸没在水中,如图丙,读出水和铁块的总体积V2;
⑥将软木块和铁块同时浸没在水中,如图丁,读出水、铁块和软木块的总体积V3;
请回答以下问题:
(1)在步骤①中,发现天平指针偏向分度盘中央刻度线右侧,则应向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母;
(2)小红发现在上述步骤中,有一步骤是多余的,这一步骤是 (填序号);
(3)请根据上述实验步骤,将表格内容填写完整;
(4)干软木具有吸水性,则所测密度应 (选“大于”或“小于”)软木的实际密度;
(5)接着她从量筒中取出木块并用天平测出质量为22 g,则软木的实际密度应为 g/cm3。
【答案】1.(1)左
(2)④
(3)12　90　0.3×103
(4)大于
(5)0.24
2.测量易吸水物体的密度
例2　子义和晓雨在“测量小砖块的密度”实验中,进行了以下操作:
(1)子义和晓雨在实验前,先在砖表面刷层油漆并晾干,刷油漆的作用是 。
(2)接着将小砖块放在天平的左盘,在右盘加减砝码、移动游码直到天平重新恢复平衡,所加砝码的质量和游码的位置如图所示,则被测小砖块的质量为 g;子义用自制一个溢水杯测水的体积的方法来测量小砖块的体积,其具体做法是:先在溢水杯中加水,直到水面恰好与溢水口相平,把量筒放在溢水口下方,将小砖块慢慢放入溢水杯中,小砖块最终沉入水底,量筒收集完从溢水杯溢出的水后,示数为40 mL。被测小砖块的密度为 kg/m3。
(3)若用上述方法测出小砖块的密度时,没有对小砖块作预处理(即没有在砖表面刷油漆的操作),则测得小砖块的密度与真实值相比会 (选填“偏大”、“偏小”或“一样”)。
思路导引　(1)先在砖表面刷层油漆并晾干,以隔绝水,防止砖块吸水;(2)观察标尺上的分度值,物体的质量=砝码的质量+游码的读数;量筒收集完从溢水杯溢出的水即为小砖块体积;已知砖块体积,利用密度公式可求得砖块的密度;(3)若没有对小砖块作预处理(即没有在砖表面刷油漆的操作)砖块吸水,导致排开水的体积减小,由密度公式分析密度变化。
【答案】2.(1)隔绝水,防止砖块吸水
(2)56　1.4×103
(3)偏大
3.大物体的密度测量
例3　学完密度的知识后,小明和小李想知道陶瓷片的密度,于是到实验室,用器材进行了测量。
(1)小李想利用手中的器材测量陶瓷片的密度,发现陶瓷片无法放入量筒中测量体积,思考后采取了以下方法进行测量:
①用调节好的天平测量瓷片的质量,所用砝码的个数和游码的位置如图1所示,则质量为
g。
②往烧杯中加入适量的水,把瓷片浸没,在水面到达的位置上做标记,然后取出瓷片;
③先往量筒装入40 mL的水,然后将量筒的水缓慢倒入烧杯中,让水面到达标记处,量筒里剩余水的体积如图3所示,则瓷片的体积为 cm3。
④用密度公式计算出瓷片的密度ρ为 g/cm3(保留小数点后两位)。
(2)根据以上步骤,小明认为小李同学测出的瓷片密度值误差较大,你认为该密度值 (选填“偏大”或“偏小”)。理由是: 。后来小明改进实验,成功解决了上面的问题。下面是小明改进后的实验步骤,请你帮他补充完整。(水的密度已知为ρ水)
a.用调节好的天平测量瓷片的质量为m1。
b.往烧杯中加入适量的水,把瓷片浸没,在水面到达的位置上做标记,并测出此时的总质量m2。
c.将陶瓷片取出,然后将量筒的水缓慢倒入烧杯中,让水面到达标记处, 。
d.用密度公式计算出瓷片的密度ρ表达式为:ρ= 。
【答案】3.(1)32　14　2.29
(2)偏小 陶瓷片会带出一些水,导致陶瓷片的体积测量值偏大　并测出此时的总质量m3　ρ水
4.无量筒的密度测量
例4　小明用天平、烧杯、油性笔及足量的水测量一块鹅卵石的密度,实验步骤如下:
(1)将天平放在水平桌面上,把游码拨至标尺左端的“0”刻线处,发现横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧,要使横梁在水平位置平衡,应将平衡螺母往 (选填“左”或“右”)调。用天平分别测出鹅卵石的质量31.6 g和空烧杯的质量90 g。
(2)如图甲,把鹅卵石放入烧杯中,往烧杯倒入适量的水,用笔在烧杯壁记下此时水面位置为M,然后放在天平左盘,如图丙,杯、水和鹅卵石的总质量为 g。
(3)将鹅卵石从水中取出后,再往烧杯中缓慢加水,使水面上升至记号M,如图乙所示,用天平测出杯和水的总质量为140 g。
(4)根据所测数据计算出鹅卵石的密度为 kg/m3。
(5)按照这样的方法测出来的密度值 (选填“偏大”、“偏小”或“仍然准确”)。
(6)整理实验器材时发现,天平的左盘有一个缺角,则质量的测量结果 (选填“偏大”、“偏小”或“仍然准确”)。
思路导引　(1)将天平放在水平桌面上,把游码调零,再根据指针左偏右调、右偏左调来调节平衡螺母,直到天平平衡;(2)物体质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值;(4)先计算水的质量,再由密度公式计算杯中水的体积;鹅卵石的体积等于再次倒入水的体积,由密度公式计算鹅卵石的体积和密度;(5)在测量的过程中,质量和体积的测量值都是准确的,据此分析;(6)左盘有一个缺角,调节平衡螺母时,使天平两盘质量相等,不影响测量结果。
【答案】4.(1)左
(2)161.6
(4)3.16×103
(5)仍然准确
(6)仍然准确
对点自测
1.某兴趣小组想测量鹅卵石的密度,操作如下:
(1)①把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺的零刻度线处,发现指针偏向分度盘中线右侧,他把 ,直至横梁平衡;
②先用调节好的天平测量鹅卵石的质量(如图甲所示),鹅卵石质量为 g;再往烧杯中加适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量为141.4 g;然后用细线将鹅卵石系住,缓慢地放入水中直至浸没,并在烧杯上标记水面位置;接着取出鹅卵石,往烧杯中加水,直到水面再次到达标记处,最后用天平测出此时烧杯和水的总质量为192.4 g;③算出鹅卵石的密度为 kg/m3;用这种方法测出的鹅卵石密度与真实值相比是 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)的。
(2)小华利用家中的电子秤设计出如下实验,操作步骤如下:
a、将装有适量水的烧杯放在电子秤上,打开开关并设置归零;
b、如图乙所示,用细线系住鹅卵石,手提细绳将鹅卵石缓慢浸没在烧杯内的水中,读出电子秤的示数为m1;
c、松开细线,使鹅卵石沉入烧杯底部如图丙所示,待电子秤示数稳定后,读出其示数为m2;
d、则鹅卵石的密度为 (用字母m1、m2和ρ水表示)。
【答案】(1)平衡螺母向左调节　132.6　2.6×103　不变
(2)ρ水
解(1)①指针在刻度盘中间偏右,应该将平衡螺母向左调节;
②图甲标尺的分度值为0.2 g,即鹅卵石的质量:
m=100 g+20 g+10 g+2.6 g=132.6 g
鹅卵石排开的水的质量:
m排=192.4 g-141.4 g=51 g
则鹅卵石的体积,即排开的水的体积:
V=V排===51 cm3
鹅卵石的密度:
ρ===2.6 g/cm3=2.6×103 kg/m3
取出鹅卵石后并没有测量烧杯和水的质量,接下来继续加水至标记,再测出烧杯和水的总质量。因此鹅卵石将一部分水带出,不会影响增加的水的质量,即测量的鹅卵石的体积不变,则密度不变。
(2)d由“a将装有适量水的烧杯放在电子秤上,打开开关并归零”可知,电子秤的示数为m1;则矿石排开水的质量为m排=m1,矿石排开水的体积V排=,因为全部浸没,所以矿石的体积V=V排=,由a步骤打开开关并归零,则矿石的质量为m2,则矿石的密度ρ===ρ水。
方法突破
密度特殊测量的方法归纳
1.漂浮物体则不能直接利用排水法测体积,因此需要借助重物坠入水中或者细小物体将物体压入水中,换一个角度应用排水法测体积。
2.测量易吸水的物体的物质密度实验中,在利用排水法测量体积时要想办法将物体与水之间隔离开来,或者利用排沙法测体积。
3.物体较大或者形状不规则,导致无法放进量筒中测量体积时,我们可以采用等效替代法,即将物体浸没在大容器中并在水面处做上记号,取出物体后用量筒向大容器中加水,直至水面与记号处相平,读出量筒中倒出的水的体积,等效替代出物体的体积。
4.无量筒时,用天平测出固体的质量m,根据排水法测出固体的体积V,理解题目中所用的等效替代法。