資源簡介

6.3 測量物質的密度
第1課時 用天平和量筒測密度
1.深入理解密度的概念，認識量筒，會使用量筒測物體體積.
2.通過探究活動學會測量液體和固體的密度.
量筒的使用
預習課本第117頁內容，完成下列問題：
1.單位體積某種物質的質量叫物質的密度，密度的計算公式是ρ=m/V.
2.規則形狀物體，如：長方體金屬塊體積可以用刻度尺測量.不規則形狀物體，如牛奶、小石塊的體積可以用量筒測量.
3.量筒的容積單位一般是 mL ，也有使用cm3作單位的.它們之間的換算關系是1mL=1cm3.
量筒使用方法：
1.如何用量筒測液體體積？
2.如何用量筒測形狀不規則的固體體積？例如：如何測一小石塊的體積？說說你的方法.
用“排水法”測物體體積時，量筒中液面呈凹形，讀數時要以凹形的底部為準，且視線要與液面相平，與刻度線垂直.
1.下列是不同量筒的量程和分度值，小明同學要測量出密度是0.8g/cm3的酒精100g，則應選擇(C)
A.50mL，5mL B.100mL，2mL
C.250mL，5mL D.400mL，10mL
2.向量筒中倒進一些水，讀出這些水的體積是V0，將礦石浸沒在量筒中，測出礦石和水的總體積V，則礦石的體積為V-V0(不考慮礦石吸水).
測量液體和固體的密度
閱讀課本第118頁，完成下面問題：
測量一種物質的密度，一般需要測量它的質量和體積.然后利用公式ρ=m/V，計算出物質的密度.
1.用天平和量筒如何測量鹽水密度？
(1)實驗器材：天平、量筒、燒杯、足量鹽水；
(2)原理是：ρ=m/V；
(3)方法步驟：
①用天平測燒杯和適量鹽水的總質量m1；
②把燒杯中的一部分鹽水倒入量筒中，讀出量筒內鹽水體積V；
③稱出燒杯和剩余鹽水的總質量m2；
④計算出量筒內鹽水的質量m=m1-m2；
⑤求出鹽水的密度ρ=(m1-m2)/V.
2.用天平和量筒如何測小石塊的密度？
(1)實驗器材：天平、砝碼、量筒、水、細線；
(2)方法步驟：
①用天平稱出石塊的質量為m；
②向量筒內倒入一定量的水，記錄水的體積為V1；
③將石塊用細線系住全部浸沒在水中，記錄水和石塊的總體積為V2；
④石塊的密度ρ=m/(V2-V1).
對以上你設計的實驗方法進行評估如果石塊吸水，則V2的測量值偏小，石塊密度的測量值比真實值大.
1.量筒不能放在天平上進行測量.
2.測量時盡量通過合理的實驗順序來減小實驗數據的誤差.
3.有測量液體密度專用儀器——密度計，學浮力時會研究到.
1.用天平和量筒測量食用油密度的實驗中，不必要且不合理的是(A)
A.用天平稱出空燒杯的質量
B.將適量的食用油倒入燒杯中，用天平測出杯和油的總質量
C.將燒杯中的油倒入量筒中讀出油的體積
D.用天平測出倒掉油以后燒杯的質量
2.下面是小明在測鐵塊密度時的主要步驟，請你寫出正確的操作步驟序號DCBEA.
A.將m、V代入公式中，算出鐵塊密度ρ
B.鐵塊用細線拴好輕輕放入水中，測出水和鐵塊的總體積V2
C.在量筒中倒入一部分水，測出水的體積V1
D.用天平稱出鐵塊的質量m
E.根據數據V1、V2算出鐵塊的體積V
3.張明和王芳合作，進行“測定鹽水的密度”的實驗.
實驗器材：天平(含砝碼)、量筒、燒杯、鹽水.
實驗步驟：
步驟①：用天平測出空燒杯的質量m1；
步驟②：將鹽水倒進燒杯，用天平測出裝有鹽水的燒杯總質量m2；
步驟③：將燒杯中的鹽水全部倒入量筒中，讀出鹽水的體積V；
步驟④：計算出鹽水的密度.
他們收拾好實驗器材后，一起對實驗過程進行了評估：
張明說：我們的實驗原理正確，實驗器材使用恰當，操作過程規范，讀數準確，計算無誤，得出的鹽水密度是準確的.
王芳說：在操作過程中，我發現有一點兒鹽水沾在燒杯內壁上，這樣，盡管我們操作規范、讀數準確、計算無誤.但我們測量得到的數據還是有了誤差，導致計算的結果也有誤差.
張明認真思考后，同意了王芳的意見.然后，他們一起繼續探討如何改進實驗方案，盡量減小測量的誤差.
根據張明和王芳對實驗過程的評估，請你回答：
（1）王芳這里所指的“測量誤差”是在上述步驟的第 ③ 步驟產生的，導致了鹽水體積讀數偏小(填“偏大”或“偏小”)，從而使得鹽水密度的計算結果偏大(填“偏大”或“偏小”).
（2）為了減小實驗的誤差，必須從質量和體積兩方面的測量進行控制.根據張明和王芳的意見分析，在不增加實驗器材的條件下，提出你的實驗設計方案，使實驗結果的誤差達到最小.實驗步驟是：
步驟①：將鹽水倒進燒杯，用天平測出裝有鹽水的燒杯總質量m1；
步驟②：將燒杯中的鹽水部分倒入量筒中，測出鹽水的體積V；
步驟③：測出燒杯和剩余鹽水質量m2；
步驟④：計算出鹽水的密度ρ=(m1-m2)/V.
第2課時 利用變式實驗測密度
1.替代法測密度.
2.其他方法測密度.
替代法測密度
完成下面習題：
1.天平也可以測體積.若已知物質的密度，用天平測出其質量，即可利用公式V=m/ρ求出物體的體積.
2.量筒也能測質量.若已知物質的密度，用量筒測出其體積，即可利用公式m=ρV求出物體的質量.
小明用天平、大杯、小杯和密度為ρ的水測一石塊的密度.
①天平平衡時如圖所示，石塊的質量m石=67g；
②小明測量石塊的體積步驟如下：
A.測出空小杯的質量m1；
B.把裝了水的大杯和空的小杯如圖放置；
C.把石塊緩緩放入大杯中，大杯中部分水溢進小杯；
D.測出承接了溢出水的小杯的總質量m2.
請你指出步驟B的錯誤之處：大杯中的水沒有裝滿，導致用排水法測得的石塊體積偏小.
③用本題中出現過的物理量的符號表示石塊體積為(m2-m1)/ρ；石塊密度為m石ρ/(m2-m1)(設步驟B中的錯誤已改正).
在缺少量筒的情況下，用替代的方法，也能測出物質的密度，例如在缺少量筒的情況下，常用水的體積來替代被測物體的體積.而水的體積是用天平先稱出其質量后，運用V水=m水/ρ水計算得來，這樣就不需要量筒了.
將一質量為158g的金屬塊投入盛滿水的溢水杯中，金屬塊完全浸沒，測出溢出水的質量為20g.由此可知，金屬塊的體積是20cm3，金屬塊的密度是7.9×103kg/m3.
其他方法測密度
1.蠟的密度小于水，放在水中會漂浮，如何測密度小于水的固體體積？
2.對于溶解于水的物質的體積又該如何測量？
“飽和溶液法”測溶解于水的物質的密度：
像白糖、食鹽這樣溶解于水的物質，其體積也無法直接用排水法測量，我們可以先用“飽和溶液法”測量出它的體積，進而測量出它的密度.下面，以食鹽為例，介紹一下這種測量方法.
①用天平測量出適量的食鹽的質量，記作m1；
②在量筒中加入適量的水，然后加入足量的食鹽，充分攪拌，直至食鹽不再溶解，量筒底有少量食鹽晶體為止，此時量筒中的液體為食鹽的飽和溶液，讀出溶液和剩余食鹽晶體的總體積，記作V1；
③把測量好的食鹽加入量筒中，讀出此時溶液和食鹽的總體積，記作V2，則食鹽的體積為V=V2-V1；
④食鹽的密度ρ=m1/(V2-V1).
3.吸水物質的密度的測定：取一吸水物質，如一小塊磚.
①用天平先稱出它的質量m；
②在量筒中放入一定量的水，將磚塊用細線吊著沒入量筒里的水中，讓它充分吸水；
③待磚塊吸足水后，通過增、減水量，使量筒內的水面與某個整數刻度線相齊，記下這個數值V1(如圖a所示)；
④把磚塊從量筒中提出水面滴干后，再觀察此時量筒中剩余的水量V2(如圖b所示)；
⑤那么，磚塊的體積V=V1-V2；
⑥求得磚塊的實際體積，再根據測得的磚塊的質量，就可計算出磚塊的密度ρ=m/(V1-V2).
密度比水大的物質可采用“溢杯法”測量其體積，密度比水小的物質可采用“壓入法”或“沉錘法”，吸水物質體積可采用排水法，或先讓物體吸足夠的水(前提是吸水后物體自身體積不發生變化)再采取“溢杯法”測體積.
1.不用量筒，只用天平，如何稱出5毫升的水銀來？
解：水銀的密度是13.6g/cm3，5毫升水銀質量為5×13.6g=68g.用天平稱68g水銀即可.
2.不用天平，只用量筒，如何量出100克酒精來？
解：100g酒精體積V=m/ρ=100g/（0.8g/cm3）=125cm3=125mL，用量筒量取125mL酒精即可.
3.某班同學收集到一塊火山巖(質地疏松、吸水性強)標本，他們使用天平、盛水量筒和粗繩測火山巖的密度時，出 現不規范操作：
(1)用粗繩扎住這塊火山巖，浸沒在量筒的水中測它的體積.
(2)測量過程中觀察量筒讀數時，視線均與液面邊緣相平.
(3)測火山巖體積時發現火山巖吸水性很強.
(4)測完火山巖體積后，將其取出立即放在天平的盤中稱量.
上述有些操作會造成測量值偏大或偏小，其中造成測量值偏小的步驟(1)（3）(填序號).
分析：本題所測的石塊——火山巖，與平常的石塊不同，火山巖質地疏松，吸水性強，在用排水法測它的體積時 易造成偏差，這種偏差主要是：
①對質量測量的偏差.先放入水中測體積后，火山巖吸收了較多的水，再測質量時，火山巖的質量測量值比真實值大；
②體積測量偏差.當干的火山巖放入水中后吸收了較多水，使得量筒中的水變少，示數增加的值偏少，測量得到的火山巖體積的測量值比真實值小.
就上述實驗設計出現的問題，請你提出改進意見并設計出合理的實驗方法：
①不應該用粗繩，因為選用粗繩也要考慮它的體積，會對標本體積測量產生誤差，導致標本體積偏大；
②在任何時候讀數都是讀水的凹液面，而不是液面邊緣，讀液面邊緣會導致標本體積偏大；
③礦石吸水性強，水被吸到礦石中后導致讀數體積比實際體積偏小；
④由于礦石吸水，立即稱量導致質量偏大.
改進方法(僅供參考)：
①用天平測出火山巖的質量m；
②先用細線系住火山巖放入水中浸泡至不再吸水為止(達到飽和狀態)，再用排水法測出其體積V；
③用密度計算公式ρ=m/V計算密度.

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