中考物理“物質(zhì)密度測(cè)量”實(shí)驗(yàn)探究題備考策略

◎ 聶繼紅 裴巖巖

一、引言

縱觀歷年中考物理實(shí)驗(yàn)探究題,力學(xué)必考一道題。力學(xué)部分實(shí)驗(yàn)探究主要有物質(zhì)密度測(cè)量、影響摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)、影響浮力大小因素實(shí)驗(yàn)、運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)、影響動(dòng)能大小因素實(shí)驗(yàn)、杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)、測(cè)定機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)等[1]?！拔镔|(zhì)密度測(cè)量”實(shí)驗(yàn)對(duì)問題的分析和對(duì)結(jié)論的表達(dá),是對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力的考查,是中考物理的重點(diǎn)內(nèi)容,也常常成為試卷的難點(diǎn)所在。[2]

二、物質(zhì)密度測(cè)量

1.測(cè)量工具。密度測(cè)量的常用工具是量筒(量杯)、天平。

2.天平的使用。

使用天平應(yīng)注意事項(xiàng)以下幾點(diǎn):

(1) 將天平應(yīng)放置在水平的桌面上,調(diào)整游碼應(yīng)歸零。

(2) 調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針對(duì)準(zhǔn)分度盤中央刻度線。

(3) 左托盤放稱量物,右托盤放砝碼。砝碼要用鑷子夾取,添加砝碼時(shí),從估計(jì)稱量物的最大值開始加砝碼,逐步減小。加減砝碼并移動(dòng)游碼,直到天平平衡。物體的質(zhì)量=砝碼+游碼。

3.固體密度的測(cè)量。步驟如下:

(1) 用天平稱量固體的質(zhì)量m;

(2) 在量筒中倒入適量的水,測(cè)量出水的體積V1;

(3) 用細(xì)線系住固體,慢放浸沒在水中,測(cè)量出固體與水的總體積V2;

(4) 計(jì)算固體的密度:ρ=

4.液體密度的測(cè)量。步驟如下:

(1) 用天平測(cè)量出燒杯的質(zhì)量m1;

(2) 將適量的液體倒入燒杯中,用天平測(cè)量出燒杯與液體的總質(zhì)量m2;

(3) 將燒杯中的液體倒入量筒中,測(cè)量出量筒中液體的體積V;

(4) 計(jì)算液體的密度:ρ=

5.實(shí)驗(yàn)探究。

(1) 量筒讀數(shù)方法:讀數(shù)時(shí)視線要與量筒內(nèi)凸液面(如水銀)的頂部或凹液面的底部(如水) 相平。

(2) 測(cè)量易吸水的固體物質(zhì)的體積時(shí),由于物質(zhì)的吸水性使測(cè)得的體積偏小,從而導(dǎo)致密度的測(cè)量值偏大。

(3) 先測(cè)固體體積,再測(cè)固體質(zhì)量,由于固體上沾水使測(cè)得的質(zhì)量偏大,從而導(dǎo)致密度的測(cè)量值偏大。

(4) 調(diào)節(jié)天平時(shí),應(yīng)先將游碼移動(dòng)到稱量標(biāo)尺左端零刻度處,再去調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針指在分度標(biāo)尺中央紅線處,或指針在中央紅線左右擺動(dòng)幅度相同即可。(左偏右調(diào))

(5) 稱量過程中要用鑷子夾取砝碼,左物右碼,先大后小,最后移動(dòng)游碼,直到天平平衡。

(6) 如果砝碼有缺損,所測(cè)物體質(zhì)量比實(shí)際質(zhì)量偏大。

(7) 實(shí)驗(yàn)中將最小的砝碼5g 放入天平右盤后,發(fā)現(xiàn)中央分布盤的指針向右偏,那么接下來的操作應(yīng)該是:先把最小為5g 得砝碼拿走,然后再移動(dòng)游碼。

三、中考考點(diǎn)

四、中考真題

1.(2020·無錫市·中考真題) 小紅利用托盤天平(最大測(cè)量值200g。分度值0.2g),量筒,水、食鹽,燒杯、白紙、滴管、勺子等器材配置鹽水,步驟如下:

(1)調(diào)節(jié)天平時(shí),將天平放在水平臺(tái)面上,將游碼移至標(biāo)尺左端的“0”刻度線處,若此時(shí)指針偏向分度盤中央刻度線的左側(cè),應(yīng)將平螺母向______調(diào)節(jié),使指針對(duì)準(zhǔn)分度盤中央的刻度線。

(2)為稱量出2g 鹽,小紅先將一張白紙放在天平左盤上,僅移動(dòng)游碼,天平再次平衡時(shí),游碼示數(shù)如圖甲所示,則白紙的質(zhì)量為______g;接下來,應(yīng)該先將游碼移至______g 處,再用勺子向左盤的白紙上逐漸加鹽,直至天平再次平衡。

(3)用量筒量取50mL 的水,并全部倒入燒杯中,再將2g 鹽全部倒入燒杯中(假設(shè)加鹽后燒杯中水的體積不變),則小紅所配置的鹽水密度為______g/cm3。

(4)小紅發(fā)現(xiàn)可以用實(shí)驗(yàn)中的天平和燒杯制作“密度計(jì)”。她測(cè)出空燒杯的質(zhì)量為50g。然后在燒杯中加水,使燒杯和水的總質(zhì)量為100 g,并在水面位置處做好標(biāo)記,如圖乙所示。測(cè)量液體密度時(shí),將待測(cè)液體加至“標(biāo)記”處,用天平稱量出燒杯和液體的總質(zhì)量m。為方便使用該“密度計(jì)“,小紅做了如下的使用說明:

①圖丙中橫坐標(biāo)表示m,縱坐標(biāo)表示待測(cè)液體密度ρ。請(qǐng)?jiān)趫D丙的坐標(biāo)系中畫出ρ-m圖像,并在坐標(biāo)軸上標(biāo)出ρ的最大值______。

②理論上,該“密度計(jì)”可以鑒別密度差異不小于______g/cm3的液體。

【答案】右;0.4;2.4;1.04;見詳解;0.004

【詳解】

(1) [1] 由題意可知,將天平放在水平桌面上,且將游碼移到標(biāo)尺左端的“0”刻度線處,此時(shí)指針偏向分度盤中央刻度線的左側(cè),由“右偏左調(diào),左偏右調(diào)”的規(guī)則可知,應(yīng)將平螺母向右調(diào)節(jié),使指針指向分度盤中央的刻度線。

(2) [2] [3] 從圖甲可知,標(biāo)尺的分度值為0.2g,則白紙的質(zhì)量為0.4g,要稱量出2g 鹽,可以先將游碼移至2.4g 處,再用勺子向左盤的白紙上逐漸加鹽,直至天平再次平衡。

(3) [4] 水的體積V水=50mL=50cm3,由ρ=可得,水的質(zhì)量

m水=ρ水V水=1.0g/cm3×50cm3=50g

則鹽水的質(zhì)量

m鹽水=m水+m鹽=50g+2g=52g

則小紅所配置的鹽水密度

ρ鹽水==1.04g/cm3

(4) [5] 由題意可知,空燒杯的質(zhì)量m0=50g,然后在燒杯中加水,使燒杯和水的總質(zhì)量m1=100g,則燒杯內(nèi)水的質(zhì)量

m水=m1-m0=100g-50g=50g

燒杯內(nèi)水的體積V水=50cm3,測(cè)量液體密度時(shí),將待測(cè)液體加至“標(biāo)記”處,使用天平稱測(cè)量出燒杯和液體的總質(zhì)量m,則液體的體積V液=V水=50cm3,則燒杯內(nèi)液體的質(zhì)量

m液=m-m0=m-50g

液體的密度

ρ液=-1.0g/cm3

因此,待測(cè)液體的密度ρ液,與燒杯和液體的總質(zhì)量m的關(guān)系是一次函數(shù),當(dāng)燒杯內(nèi)沒有液體時(shí),m=50g,液體的密度ρ液=0,當(dāng)燒杯和水的總質(zhì)量為100g時(shí),液體的密度ρ液=1.0g/cm3,當(dāng)托盤天平稱量達(dá)到最大測(cè)量值200g時(shí),液體的密度最大,即ρ液=3.0g/cm3,則ρ-m圖像如圖所示:

[6] 由托盤天平的分度值0.2g可知,該“密度計(jì)”可以鑒別液體質(zhì)量的差異為0.2g,則該“密度計(jì)”可以鑒別密度差異

Δρ==0.004g/cm3

2.(2019·徐州市·中考試題) 小華用彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水、薄塑料袋測(cè)量醬油的密度。

(1) 測(cè)量前,應(yīng)檢查彈簧測(cè)力計(jì)指針是否指在______刻度線上。

(2) 把適量的醬油裝入塑料袋,排出空氣后扎緊口,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出重力為3.6 N;然后用彈簧測(cè)力計(jì)提著塑料袋浸沒在水中,如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為_____N。

(3) 水的密度為1×103kg/m3,則可算出醬油的密度為______kg/m3。

(4)小華想用上述器材繼續(xù)測(cè)量白酒的密度,但白酒的密度比水小.請(qǐng)幫她想出一個(gè)可行的辦法并簡(jiǎn)要說明:__________。

【答案】0;0.6;1.2×103;將適量水裝入塑料袋用彈簧秤提著浸沒在白酒中。

【詳解】 第一空,使用彈簧測(cè)力計(jì)前,首先要調(diào)整零位,也就是檢查指針是否指在0 刻度線上;

第二空,由圖可知,該彈簧測(cè)力計(jì)得分度值為0.2N,指針指在0 刻度線下方3 格,因此示數(shù)為0.6N;

第三空,裝入醬油的塑料袋浸沒在水中,忽略塑料袋的體積,那么醬油的體積等于排開水的體積,

即V醬油=V排,

醬油的重力G醬油=mg=ρ醬油gV醬油=3.6N

__________①;

醬油浸沒在水中時(shí),受到的浮力,F浮=G-F拉=3.6N-0.6N=ρ水gV排_(tái)______②,

聯(lián)立①②解得,ρ醬油=1.2×103kg/m3;

第四空,白酒的密度比水小,可以用塑料袋裝水,燒杯裝白酒,將裝水的塑料袋浸沒在白酒中,從而測(cè)出白酒的密度。

五、中考備考策略

從歷年中考實(shí)驗(yàn)探究題可以看出,中考命題在全面考查學(xué)生基礎(chǔ)的同時(shí),注重理論和實(shí)際相結(jié)合,注重學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系和知識(shí)的綜合,注重對(duì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和技能分析問題、解決問題能力的考查,注重實(shí)驗(yàn)與探究能力、創(chuàng)新意識(shí)的考查。這就要求在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要注意培養(yǎng)問題意識(shí)及分析思維能力和應(yīng)用知識(shí)能力,激發(fā)起學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)探究能力[3]。

重視基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的拓展、延伸。中考實(shí)驗(yàn)試題都能在課本中找到原型,實(shí)驗(yàn)的基本原理和研究方法一定來自課本,但又不是機(jī)械地照搬課本上的實(shí)驗(yàn),而是對(duì)基礎(chǔ)的、關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造、遷移、創(chuàng)新與拓展。在實(shí)驗(yàn)的方案、選材、廣度、方法、條件、內(nèi)容、應(yīng)用和評(píng)估等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)加以改變、拓展與延伸。因此,在認(rèn)真細(xì)致做好每個(gè)實(shí)驗(yàn)的同時(shí),要深刻體會(huì)和領(lǐng)悟每個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和意圖,努力思考這些實(shí)驗(yàn)有哪些方面可以拓展與延伸,還有哪些可能的改進(jìn)方案,還有哪些能變換的條件,大力培養(yǎng)學(xué)生“見異求同,見同求異”的能力與意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力[4]。