初中物理教材重点 拓展 实验

教材重点(拓展)实验22个

一、测量固体的密度

1. 小明利用如图所示的装置测量蜡块(ρ蜡<ρ水)的密度，并进行了如下操作：

①如图甲所示，蜡块静止时，弹簧测力计的示数为F 1；

②如图乙所示，用细线将合金球系在蜡块下方，将它们浸没在水中静止时，弹簧测力计

的示数为F 2；

③如图丙所示，将蜡块拉出水面静止时，弹簧测力计的示数为F 3.

请针对以上操作回答下列问题：

(1)在②操作中将蜡块和合金球逐渐浸入水的过程中，发现弹簧测力计的示数逐渐变小，

说明浮力的大小与 有关.

(2)该蜡块密度的表达式为ρ蜡＝ (水的密度用ρ水表示).

(3)以上操作顺序会使测得的密度比实际密度 (选填“偏大”或“偏小”)，为使

测量值更准确，甲、乙、丙的合理顺序应为 .

(4)小明在测量了蜡块的密度后，又想测量合金球的密度，但没有天平，于是他找来量筒、

小玻璃杯和水，用如图丁所示的步骤测量出合金球的密度，由图丁可知：合金球的体积V 球

＝ cm 3，合金球的质量m 球＝ g ，合金球的密度ρ球＝ g/cm 3.

第1题图

【答案】(1)物体排开液体的体积 (2)F 1F 3－F 2

ρ水 (3)偏小 甲、丙、乙 (4)10 30 3 【解析】(1)根据阿基米德原理可知，浮力的大小与物体排开液体的体积有关；(2)由图乙，

并根据弹簧测力计示数差法有G 总－F 2＝ρ水g (V 蜡＋V 球)；同理，由图丙有，G 总－F 3＝ρ水gV

球，G 总－F 2＝ρ水gV 蜡＋G 总－F 3，F 3－F 2＝ρ水gV 蜡，V 蜡＝F 3－F 2ρ水g ，m 蜡＝F 1g ，所以ρ蜡＝m 蜡V 蜡

＝F 1F 3－F 2

ρ水；(3)由于图丙中将蜡块提出后带出一些水，所以使得F 3示数偏大，由上面得出的密度表达式可知测出的密度值偏小，所以可将丙放在乙的前面；(4)由图丁中的a 、c 两步可

以求出合金球的体积为V 球＝40 mL －30 mL ＝10 mL ＝10 cm 3，由图丁中的a 、b 两步可以求

出合金球的质量为m 球＝ρ水V 排＝1 g/cm 3×(60－30) cm 3＝30 g ，进而可以求出合金球的密度

为ρ球＝m 球V 球＝30 g 10 cm 3＝3 g/cm 3.

2. 如图所示，小明和小红使用不同的器材分别对石块的密度进行了测量.

第2题图

(1)小明用天平、大杯、小杯和密度为ρ水的水测一石块密度，如图甲、乙所示.

①天平平衡时如图甲所示，石块的质量m ＝ g.

②小明测量石块体积的操作步骤如下：

a.测出空小杯的质量m 1；

b.把装了水的大杯和空的小杯如图乙放置；

c.把石块缓缓放入大杯中，大杯中部分水溢进小杯；

d.测出溢出水的小杯总质量m 2；

请你指出步骤b 的错误之处： .

③用本题中出现过的物理量符号表示石块体积为V ＝ .石块密度为ρ石＝

__________(设步骤b 中的错误已改正).

(2)小红利用圆柱形容器、刻度尺和一个塑料小碗，设计了一个测石块密度的实验，如图

丙、丁所示.请按照他的设计思路完成下列步骤.

A. 将圆柱形容器放在水平桌面上并装入适量的水；

B. 让塑料小碗漂浮在水面上，测出容器内的水深为H 1，如图丙所示；

C. 当把石块放入塑料小碗中，漂浮在水面时，测出容器内的水深为H 2，如图丁所示；

D. ；

E.则石块的密度表达式为ρ石＝ .(水的密度用ρ水表示)

【答案】(1)① 67 ②大杯中的水没达到杯子最高处(或没满) ③m 2－m 1ρ水 67 g m 2－m 1

ρ水 (2)将石块从塑料小碗中拿出，放入水中，记下水面的深度为H 3 H 2－H 1H 3－H 1

ρ水 【解析】(1)①石块质量m ＝50 g ＋10 g ＋5 g ＋2 g ＝67 g ；②若大烧杯中的水未满，则放

入石块后溢出水的体积就不是石块的体积，水面要与溢出口平齐；③石块体积就是溢出水的

体积，即V ＝m 2－m 1ρ水

；石块密度ρ＝m V ＝67 g m 2－m 1ρ水；(2)因为石块放在小碗中，处于漂浮状态，则F 浮＝G 石，即ρ水gV 排＝m 石g ，ρ水g (H 2－H 1)S ＝m 石g ，则m 石＝ρ水 (H 2－H 1)S ；又因为石

块体积V 石＝(H 3－H 1)S ，所以ρ石＝m 石V 石＝ρ水（H 2－H 1）S （H 3－H 1）S ＝H 2－H 1H 3－H 1

ρ水.

二、测量液体的密度

3. 为确定某种未知液体的“身份”，小明的实验小组自己动手想一探究竟，他们利用天

平和量筒进行了多次测量.

第3题图

(1)把天平放在水平桌面上，调节天平平衡后，在称量物体质量时，他在天平右盘中加、

减砝码后，发现指针静止时指在分度盘中央刻度线左侧，这时他应进行的操作是 Ｗ.如图甲所示，是天平平衡时，放在右盘中的砝码和游码所在的位置，则称得烧杯和液体的

质量m ＝ g.

(2)小明用两个相同的烧杯分别装入高度相同的水和未知液体，并标记液面的位置，然后

找来一个塑料圆柱体，分别放入两个烧杯中，发现塑料圆柱体均漂浮在液面上，如图乙、丙

所示.他利用刻度尺量出放入塑料圆柱体时两个烧杯内液面变化的高度分别为h 1和h 2，则未

知液体的密度表达式为 .

(3)小明回想刚才的实验，发现他将塑料圆柱体从水中取出来后直接放入未知液体中进行

测量的做法会导致实验得出的结果 (选填“偏大”或“偏小”).

(4)他们对测量方法进行修正后，测出了几组实验数据，并根据测量结果作出了“m －V ”

图像，如图丁所示.由图像可知该液体的密度为ρ＝ g/cm 3.

【答案】(1)向右移动游码 49 (2)ρ液＝ρ水h 1

h 2 (3)偏小 (4)

【解析】(1)称量过程中指针指在分度盘的左侧，则要在加减砝码后，通过移动游码来使

天平平衡.如图甲所示，砝码质量为5 g ＋20 g ＋20 g ＝45 g ，游码所对的刻度值为4 g ，因此物

体的质量为45 g ＋4 g ＝49 g ；(2)由于在两烧杯中塑料圆柱体均处于漂浮状态，固有G ＝mg

＝ρ水gV 1，G ＝mg ＝ρ液gV 2，即ρ水gV 1＝ρ液gV 2，ρ液＝ρ水V 1V 2＝ρ水Sh 1Sh 2＝ρ水h 1

h 2；(3)因为塑料

圆柱体从水中取出时沾有水，放入未知液体时会使液面上升高度变大，从而使h 2变大，因此

测出的密度偏小；(4)由图像可知，当烧杯中没有液体时，烧杯的质量为25 g ；当烧杯中液体

的体积为25 mL 时，烧杯和液体的总质量为45 g ，由此可知烧杯中液体的质量为20 g.所以液

体的密度为ρ＝m V ＝20 g 25 cm 3

＝ g/cm 3. 4. 在实验课上，海涛在吸管的下端装入适量的小钢珠后用蜡封住并使底部平整，自制土

密度计并测定盐水的密度，如图甲所示，将密度计放入液体中呈漂浮状态，h 为密度计底到