实验11 测量固体密度(解析版)

实验11测量固体密度
1．【实验目的】
通过实验，掌握测量固体密度的方法。

2．【实验器材】
天平、量筒、水、细线、滴管、烧杯、小石块等。

3.【实验步骤】
（1）先用天平测物体的质量m。

（2）在量筒中倒入适量水，记下体积V1。

（3）把物块浸没在水中，记下总体积V2。

（4）表达式：ρ＝m/V2-V1。

4. 【实验表格】
1.量筒和量杯：
（1）单位：常以毫升（ml）为单位。

1 mL＝1cm3；1L＝103mL＝10-3m3。

（2）常用量筒而不用量杯的原因：
量筒刻度均匀，测量误差小。

（3）量筒使用方法：
A、“选”：选择量程和分度值合适的量筒。

B、“放”：把量筒放在水平台上（切忌拿在手中）。

C、“读”：读数时，视线与凹液面底部相平。

2.量筒中倒水要“适量”的含义： A.水能浸没物块。

B.物块放入后总体积不超过量筒的量程。

3.如何测量固体体积：
（1）形状规则的固体，可以用刻度尺测体积。

（2）如果物不能自然浸没水中，可用助沉法、针压法测体积。

（3）如果物体能溶于水中，可用“埋沙法”测体积。

【典例1】用天平和量筒测某种矿石的密度，具体操作如下：
（1）在调节天平时，发现指针偏向分度盘的右侧，如图甲所示，此时应将平衡螺母向_______调。

（2）天平平衡后，把矿石放在天平的左盘，右盘的砝码和游码在标尺的位置如图乙所示时天平再次平衡，则矿石的质量为_______g 。

再用量筒测出矿石的体积如图丙所示，则矿石的密度为_______。

（3）若在测量体积时，发现矿石表面附着了一些气泡，则密度的测量结果_______（选填“偏大”或“偏小”）。

答案：（1）左（2）93.4；4.67（3）偏小
解析：（1）如图，指针偏向分度盘的右侧，说明天平的右端下沉，左端上翘，平衡螺母向上翘的左端调节，使天平横梁在水平位置平衡；
（2）矿石的质量，矿石的体积
340mL 20mL 20mL 20cm V =-==，矿石的密度为：3
3
93.4g 4.67g /cm 20cm
m V ρ=
==； 3
g/cm 50g 20g 20g 3.4g 93.4g m =+++=
（3
）矿石浸没在水中时表面附着一些气泡，导致测量出矿石的体积变大，由ρ=石的密度偏小。

【典例2】小明同学在“测量小石块的密度”实验中：
（1）用天平测量小石块的质量时，应将天平放在水平工作台上，将游码移到______后，发现天平指针的偏转情况如图甲所示，此时他应将横梁右边的平衡螺母向______(填“左”或“右”)调。

（2）调节好天平平衡后称量质量，改进后，所用砝码的个数和游码的位置如图乙所示，则小石块的质量为______g 。

（3）在测量体积时，小明发现小石块放不进量筒，改用如图丙所示的方法测小石块的体积； ①往烧杯中加入适量的水，使小石块浸没，在水面到达的位置上作标记，然后取出小石块； ②先往量筒装入40mL 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丁所示，则小石块的体积为______3cm 。

（4）用密度公式计算出小石块的密度为______3
g/cm 。

（5）根据以上步骤，你认为小明同学测出的小石块密度值______(填“偏大”或“偏小”)。

答案：（1）零刻度线；左（2）31.8（3）10（4）3.18（5）偏小
解析：（1）由图能看出，此时的指针偏向分度盘的右边，故应向左调节平衡螺母； （2）读图乙可知天平标尺的分度值为0.2g,小石块的质量； （3）根据小石块浸没水中时，排开水的体积等于小石块的体积，由图丙可得：
3
40mL 30mL 10mL 10cm V =-==.则小石块的密度； 20g 10g 1.8g 31.8g m =++=3
3
31.8g 3.18g /cm 10cm m V ρ=
==
（4）上述操作仍存在问题，会导致石块密度偏小，理由：从烧杯中拿出小石块时会带出部分水，从而导致测出石块的体积偏大所致。

【对点1
】科学选种是提高粮食产量的关键环节。

小华想测量稻谷种子的密度，具体做法如下：
（1）用调好的天平测量适量稻谷种子的总质量1m ，天平平衡时右盘砝码质量和游码在标尺上的位置如图甲所示，1m =_________g ；
（2）往量筒中加入适量的水，测得其体积1V 为300 mL ，将上述种子放入量筒中，种子全部沉入水中，如图乙所示，此时水和种子的总体积_________3cm ； （3）种子的密度
_________3g /cm ，与真实值相比
ρ偏_________，理由是
__________________；
（4）小华经过反思后改进了实验方案：将量筒中种子倒出，用纸巾吸干种子表面的水后，再次测得种子总质量为，则种子密度ρ'=_________。

（用ρ水和测得的物理量符号表示）
答案：(1)153 (2)400
(3)1.53；大；种子沉入水中，由于吸水，测得的体积值偏小 解析：(1)稻谷种子的总质量。

(2)由图乙可知，此时水和种子的总体积为3400mL 400cm =。

2V =ρ=2m 1100g 50g 3g 153g m =++=
【对点2】疫情期间“停课不停学”，在云课堂上物理老师要求学生利用天平、喝糖浆用的量杯、大米等物品测量冰糖的密度。

（1）将天平放在水平桌面上，游码归零后发现无论怎么调节平衡螺母，横梁都无法水平平衡。

于是聪明的小明在某一托盘下粘了一小块橡皮泥，重新把天平调节平衡了，他的这种操作______（选填“会”或“不会”）影响质量的测量。

（2）小明接下来进行测量实验：
①把_______放在调节好天平上，测出它的质量为m ；
②向量杯中加入适量的大米，将冰糖完全放入米中，读出体积为1V ； ③取出冰糖测出量杯中大米的体积2V ； ④利用测量的数据，计算冰糖的密度表达式ρ
=______（用m 、1V 、2V 表示）。

（3）线上交流时，小华的测量方法和小明相同，只是小明用的大米，小华用更细的菜籽。

你认为_______的测量结果误差更小，理由是_______。

答案：（1）不会 （3）小华；见解析
解析：（1）天平的右盘下粘了一小块橡皮泥，调节平衡螺母后，左右两盘质量相等，测量物体质量时，左右两盘质量也相等，不会影响测量结果；
（2）①要测量冰糖的密度，需要将冰糖放在调节平衡的天平托盘上；②向量杯中加入适量的大米，将冰糖完全放入米中，读出体积为1V ；③取出冰糖测出量杯中大米的体积2V ；④冰糖的体积12V V V =-；冰糖的密度：m V ρ=
=（3）用菜籽和冰糖混合在一起，由于菜籽的体积更小，测冰糖的体积误差更小，则测量的密度更精确。

1．（2023山东临沂）2023年5月17日，我省莱州市西岭村金矿新勘查出金金属储量200t，成为国内最大单体金矿床，为研究西岭金矿矿石，小明利用天平和量筒测量了一小块矿石的密度。

（1）把天平放在水平台上，将游码移至称量标尺左端的零刻度线上，指针的位置如图甲所示，此时应向__________（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，使天平平衡；
（2）将矿石放在天平的左盘中，通过向右盘加减砝码后，指针的位置如图甲所示，此时应__________，使天平平衡；
（3）天平平衡后，所用砝码及游码在称量标尺上的位置如图乙所示，则矿石的质量为
__________g；
（4）向量筒中倒入60mL的水，用细线拴住矿石并放入量筒中后，量筒中的水面如图丙所示，则矿石的体积为__________cm3；
（5）实验所测矿石的密度为__________g/cm3；
（6）因矿石具有吸水性，实验所测矿石的密度值__________（选填“偏大”或“偏小”）。

【答案】（1）右（2）调节游码（3）48.8 （4）20 （5）2.44 （6）偏大【解析】（1）由图甲可知，指针偏左，说明左边重，右边轻，应将平衡螺母向轻些的右边调节，使天平平衡。

（2）由图甲可知，指针偏左，说明左边重，右边轻，通过向右盘加减砝码后，指针仍不能平衡，此时应移动游码使天平平衡。

（3）由图乙可知，砝码质量为45g，标尺分度值为0.2g，游码所在位置的示数为3.8g，所以矿石的质量为45g+3.8g=48.8g
m=
（4）由图丙可知，量筒分度值为2mL，液柱所在位置的示数为80mL，所以矿石和水的总体积为80mL，已知水的体积为60mL，则矿石的体积为3
80mL-60mL=20mL=20cm
V=
（5）由
m
V
ρ=可知，所测矿石的密度为3
3
48.8g
=2.44g/cm
20cm
m
V
ρ==
（6）因矿石具有吸水性，会导致水和矿石的总体积偏小，从而导致矿石的体积偏小，由m
V
ρ=可知，所测矿石的密度值偏大。

2．（2023天津）为了测量一个金属零件的密度，小明进行了以下实验：
（1）实验步骤：
①把天平放在水平桌面上，将游码移至标尺左端零刻线处，发现指针在分度盘上的位置如图甲所示，为使横梁平衡应将平衡螺母向______调节（选填“左”或“右”）； ②用天平测出零件的质量，如图乙所示； ③用量筒测出零件的体积，如图丙所示； （2）实验数据处理：
请将实验数据及计算结果填入下表。

【答案】（1）右 （2）27 30 40 10 2.7
【解析】（1）指针指在分度盘左侧，由左偏右调可知，应将平衡螺母向右调节，使天平横梁平衡。

（2）观察乙图可知，游码对应刻度为2g ，零件质量等于砝码质量与游码对应刻度值之和，所以零件质量m =20g+5g+2g=27g
观察丙图可知，左边量筒中只有水，量筒的分度值为2mL ，量筒中水的体积为30mL ，即30cm 3。

观察丙图可知，右边量筒中有水和零件，量筒中水和零件的体积为40mL ，即40cm 3。

零件的体积V =V 2-V 1=40cm 3-30cm 3=10cm 3 零件密度3327g
2.7g/cm 10cm
m V ρ=
==。