“密度秤”的制作

摘 要：本文論述了運(yùn)用杠桿平衡原理及阿基米德定律制作測(cè)量固體和液體密度的簡(jiǎn)易裝置——密度秤的制作方法及其使用方法。

關(guān)鍵詞：阿基米德定律；杠桿平衡原理；密度秤

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2007)11(S)-0058-2

1 密度秤制作的意義

物體的密度是初中物理需要學(xué)生掌握的重要內(nèi)容，密度的測(cè)量也是中考?？嫉闹R(shí)點(diǎn)之一。學(xué)生應(yīng)用杠桿平衡原理和阿基米德定律自制密度秤，并應(yīng)用它來(lái)測(cè)量一些物體的密度，可使學(xué)生更好地理解密度這一物理概念。

2 密度秤的制作

2.1 密度秤的構(gòu)造

此密度秤的構(gòu)造，如圖1所示。它包括：提紐，裝有沙子的沙袋（一大一小共兩只），有均勻刻度的杠桿，水杯，小塑料袋（測(cè)量液體密度用），密度比水大的重物（測(cè)量液體及密度比水小的固體時(shí)用），待測(cè)物體。

2.2 密度秤的原理

設(shè)待測(cè)物體在空氣中的重量為G，當(dāng)物體浸沒(méi)在水中時(shí)它的重量為G′，物體所受的浮力為

2.3 密度秤的制作

取一根長(zhǎng)約半米的粗細(xì)均勻的圓桿作為杠桿。用細(xì)線拴在杠桿的中間位置，提起，左右移動(dòng)細(xì)線直到杠桿平衡，用小刀在此位置刻上凹槽，記為0點(diǎn)，并將細(xì)線在此處系牢作為提紐。從0點(diǎn)開始，等間隔地刻上小刻度，從0點(diǎn)開始向左數(shù)十個(gè)小格用彩色筆標(biāo)記刻度為1，依次再數(shù)十個(gè)標(biāo)記為2……；把0點(diǎn)的右端按左端同樣的方法刻度。

3 密度秤的使用方法

3.1 測(cè)量比水密度大的固體密度

（1）將待測(cè)固體拴上細(xì)線懸掛在杠桿右邊，將小沙袋放入大沙袋中，并將大沙袋懸掛在左端相同刻度上，向沙袋中添加細(xì)沙，直至杠桿平衡。

（2）將待測(cè)固體浸沒(méi)在水中，并保證待測(cè)固體與水杯無(wú)接觸。此時(shí)因待測(cè)固體受水的浮力影響，杠桿將失去平衡。把小沙袋從大沙袋中拿出，如果杠桿向沙袋端傾斜，把大沙袋中的沙子向小沙袋中移動(dòng)；如果杠桿向重物端傾斜，則把小沙袋中的沙子向大沙袋中移動(dòng)。直至杠桿重新達(dá)到平衡，此時(shí)小沙袋的重量為物體所受浮力F浮。

（3）將固體從水中拿出擦干，把系有細(xì)線的固體懸掛在杠桿左側(cè)刻度1處，將小沙袋（包括其中細(xì)沙）用細(xì)線系住呆在杠桿右側(cè)，調(diào)整小沙袋的位置，使杠桿平衡，讀出小沙袋所在刻度，讀數(shù)是待測(cè)固體密度與水的密度的倍數(shù)。

3.2 測(cè)量比水密度小的固體的密度

（1）把一根細(xì)線纏在一件密度遠(yuǎn)大于水的固體甲上，用方法1測(cè)量固體甲的密度記為ρ甲。

（2）用細(xì)線將固體甲與待測(cè)固體捆綁在一起，用方法1測(cè)量固體甲及待測(cè)固體的密度記為ρ甲+物。

（3）把固體甲用細(xì)線懸掛在杠桿左邊刻度1處，待測(cè)固體懸掛在右側(cè)并調(diào)節(jié)其位置，使杠桿平衡，讀出待測(cè)固體所在刻度n，則可知固體甲和待測(cè)固體之間的質(zhì)量關(guān)系為m甲=nm物。

3.3 測(cè)量液體的密度

（1）測(cè)量比水密度大的液體密度

用小塑料袋盛裝此種液體，用方法1來(lái)測(cè)量。

（2）測(cè)量比水密度小的液體密度

把液體用小塑料袋裝起，并加掛比水密度大的重物，用方法2測(cè)量。

3.4 測(cè)量粉末狀等其它物體的密度

在測(cè)量粉末狀、顆粒狀和易溶解于水的固體時(shí)需用小塑料袋包起來(lái)之后再測(cè)。

4 此密度秤的優(yōu)點(diǎn)

4.1 測(cè)量精度有進(jìn)一步提高的空間（可采取細(xì)分刻度等方法）；

4.2 測(cè)量結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確。較之大部分簡(jiǎn)易密度秤都需要收集被測(cè)物體排開的水，存在收集的困難，此裝置采用細(xì)沙代替，避免了此問(wèn)題；

4.3 可測(cè)物體范圍廣（密度比水大和比水小的固體及液體均可）。

制作此密度秤所用到的器材，學(xué)生在日常生活中很容易收集到，所用的原理容易理解，操作簡(jiǎn)單。在制作的過(guò)程中學(xué)生可根據(jù)自己的愛好采用有不同材質(zhì)的杠桿，用不同顏色的筆畫刻度，這些都可以培養(yǎng)學(xué)生的審美觀。另外，此密度秤的制作可適用于課堂實(shí)驗(yàn)，課后探究性實(shí)驗(yàn)，小組活動(dòng)等多種教學(xué)形式。

參考文獻(xiàn)：

［1］李恩會(huì)、蘇增德.《多用秤的原理與應(yīng)用》.物理教師.1996年第12期

［2］郁森炎.《架設(shè)生活和物理的橋梁——談自制密度秤》.物理教學(xué)探討.2004年第7期（上半月）第22卷總第223期(欄目編輯王柏廬)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。