一道密度實(shí)驗(yàn)探究題詳解

在2000多年前一位大師幫我們揭開了密度的神秘面紗，他就是偉大的物理學(xué)家阿基米德.直至今日他的科學(xué)探究方式還依然是我們常常應(yīng)用的方法，雖然當(dāng)今先進(jìn)的精密儀器可以直接測(cè)量出物體本身的一些屬性，但是這種研究方式卻教會(huì)了我們物理探究的方法.

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在初中物理的學(xué)習(xí)中，密度的測(cè)量貫穿了整個(gè)力學(xué)的內(nèi)容.測(cè)量的方法涉及到質(zhì)量、浮力、壓強(qiáng)等知識(shí)，在課堂教學(xué)中只簡(jiǎn)單的介紹了利用測(cè)量質(zhì)量、體積從而計(jì)算密度的間接測(cè)量方法，那么怎么才能應(yīng)用這種簡(jiǎn)單的方法來(lái)解出密度這類題呢？通過(guò)下面這道實(shí)驗(yàn)探究題進(jìn)行歸納此類題的解決方法：

小明利用一個(gè)燒杯、天平、水測(cè)量出了一小塊不規(guī)則小石頭的密度，請(qǐng)將他的步驟補(bǔ)充完整.

（1）把托盤天平放在水平臺(tái)上，將標(biāo)尺上的游碼移到______處，調(diào)節(jié)天平右端的平衡螺母，使天平平衡；

（2）用天平測(cè)量小石塊的質(zhì)量，天平平衡時(shí)，右盤中的砝碼和標(biāo)尺上的游碼如圖甲所示，則小石塊的質(zhì)量為_______g；

（3）如圖乙所示，A.往燒杯中加入適量的水，把小石塊浸沒(méi)其中，在水面到達(dá)的位置做上標(biāo)記；B.取出小石塊，測(cè)得燒杯和水的總質(zhì)量為122g；C.往燒杯中加水，直到_________，再測(cè)出此時(shí)燒杯和水的總質(zhì)量為142g；

（4）計(jì)算出小石塊的體積為____ cm3；

（5）用密度公式計(jì)算出小石塊的密度為_______kg/ m3.

密度知識(shí)的應(yīng)用是本章的一個(gè)重點(diǎn)，也是本章的一個(gè)難點(diǎn)，而“關(guān)于密度的測(cè)量”是密度知識(shí)應(yīng)用的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容.

托盤天平的使用方法

考查了托盤天平使用前的注意事項(xiàng)：根據(jù)天平的調(diào)節(jié)和使用方法，天平測(cè)量物體質(zhì)量前要調(diào)節(jié)橫梁平衡，先將游碼移至零刻度線.

（左端）零刻度線

該問(wèn)題重在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力.

（2）：讀圖的能力

考查了被測(cè)物體的質(zhì)量等于砝碼和游碼的質(zhì)量之和.根據(jù)天平的讀數(shù)方法，如甲圖所示，游碼標(biāo)尺的分度值是0.2g，則m石=游碼質(zhì)量+游碼對(duì)應(yīng)刻度值=50g+2g=52g.

該問(wèn)題考查了學(xué)生應(yīng)用天平讀數(shù)的能力，而要準(zhǔn)確讀出游碼所對(duì)刻度，必須明確標(biāo)尺的分度值及以游碼左端所對(duì)刻度為準(zhǔn).

（3）：測(cè)密度的實(shí)驗(yàn)操作能力

利用太平和水測(cè)密度的方法，進(jìn)一步使學(xué)生體會(huì)研究物理常用的方法即轉(zhuǎn)換法.根據(jù)乙圖所示，我們可以發(fā)現(xiàn)，石塊的體積就是要加入水的體積，也就是要使取出石塊燒杯中水的水面與石塊在燒杯中水的標(biāo)記相平.

水面與標(biāo)記相平（標(biāo)記位置）

該問(wèn)題難度較大，考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方法、操作能力以及怎樣測(cè)出小石塊體積的方法.石塊的體積等于燒杯中加倒水入的體積.

（4）：測(cè)密度的方法

分析：考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，以及怎樣測(cè)出小石塊體積的方法.已知燒杯和水質(zhì)量m1=122g，加入水與標(biāo)記相平時(shí)，燒杯和水的質(zhì)量m2=142g，

該問(wèn)題考查了學(xué)生讀圖能力、分析能力.石塊的體積與倒入水的體積相同，我們可以根據(jù)燒杯中倒水前后的質(zhì)量，以及密度公式，求出倒入水的體積.

（5）：運(yùn)用密度公式ρ=m/V解決問(wèn)題及單位換算.

考查了學(xué)生運(yùn)用密度公式進(jìn)行解題的能力，同時(shí)考查了學(xué)生對(duì)于單位換算的能力.根據(jù)密度公式ρ=m v，已知石塊質(zhì)量m石=52g，石塊體積是20cm3.

已知石塊的質(zhì)量、體積，求出石塊的密度.該問(wèn)題使學(xué)生進(jìn)一步理解密度公式以及在計(jì)算中應(yīng)注意單位換算的問(wèn)題.