初中物理测量的基本工具——密度计

写范文发表于:2018-04-25 13:00:19

初中物理测量的基本工具——密度计

一.密度计结构和原理

初中物理测量的基本工具——密度计

密度计结构

多数密度计的构造如图1所示,它是用密封的玻璃管制成的。AB段的外径均匀,是用来标刻度线的部分,BC段做成内径较大的玻璃泡,CD段的玻璃管做得又细又长,最下端的玻璃泡内装有密度很大的许多小*丸(如铅丸)或水银等,整体是一根粗细不均匀的密封玻璃管。

2.密度计原理

在物理实验中使用的密度计,是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。

二.密度计的使用方法和注意事项

(1)首先估计所测液体密度值的可能范围,根据所要求的精度选择密度计.

(2)仔细清洗密度计.测液体密度时.用手拿住干管最高刻线以上部位垂直取放.

(3)容器要清洗后再慢慢倒进待测液体,并不断搅拌,使液体内无气泡后,再放入密度计.密度计浸入液体部分不得附有气泡.

(4)密度计使用前要洗涤清洁.密度计浸入液体后,若弯月面不正常,应重新洗涤密度计.

(5)读数时以弯月面下部刻线为准.读数时密度计不得与容器壁、底以及搅拌器接触.对不透明液体,只能用弯月面上缘读数法读数。

三.几个问题

1.为什么密度计要做成如图*所示的形状而不做成截面上下均匀的形状(如图乙所示的形状)呢?

*乙

AB段截面均匀是为了便于标度,下端DE段的玻璃泡内装有密度很大的*丸是为了让密度计的重心尽量下移;BC段的玻璃泡做得较大是为了让密度计浮在液面上时其“浮心”(浮力的作用点,即密度计浸在液体中液面以下部分的几何中心)尽量上移;而CD段的玻璃管做得细而长是为了增大重心和“浮心”间的距离。这样,当密度计浮在液面上时,在重力和浮力的作用下,密度计能很快停止左右摇摆而竖直站立在液体中。若制成如图乙所示的形状,当测量密度较大的液体时,“浮心”下移,与重心靠近,密度计容易倾斜在液面上,

甚至横着漂浮在液面上,这样密度计读数就不准确,或者根本无法读数。

密度计的刻度线间距是不均匀的,也就是说相差相同数值(密度的标定值)的刻度线间距并不相等。无论是比重计还是比轻计的刻度线都是上疏下密。有人认为密度计刻度线之所以不均匀是由于它的截面上下不均匀造成的,这种说法是错误的。为了研究问题方便,我们以图乙所示的形状密度计为例,设管的截面积为S,装入*丸后质量为m,将它放入密度为ρ的液体中(假设能竖直站立),浸入液面下的深度为h,可得h=m/(Sρ)。表明深度h与液体密度ρ成反比。当液体的密度ρ等值增加时,对应的深度h并不等值减小,说明密度计的刻度是不均匀的。

大于水的液体,又能测量密度小于水的液体呢?如果要制做这样一种密度计,为了读数准确,当待测液体的密度较小时,则图1中的AB段必须做得很长;当待测液体的密度较大时,密度计容易倾斜,达不到准确测量的目的。在这种情况下,若要密度计竖直站立,必须把CD段做得很长,这样的一支密度计整体上比较长,使用起来很不方便,何况盛液体的容器本身具有确定的深度,一般的量筒和透明盛液筒很难达到要求。所以实验室使用的密度计分为比重计和比轻计两种。比重计的1.0刻度线在AB段的最上面,越向下刻度值越大。而比轻计的1.0刻度线在AB段的最下面,越向上刻度值越小。

2.密度计的刻度为什么是不均匀的?

这是因为密度计总漂浮在水面上,它的浮力总等于重力,而密度计的重力不变的。即密度在不同的液体中所受的f浮是不变的,根据阿基米德定律可知:v排=f浮/ρ液g;式中,f浮和g都不变,可见v排和ρ液是反比的关系,注意是反比的关系,所以刻度线是不均匀的。

3.如何标注密度计的刻度?

最简单标注密度计的刻度的方法就是实验法:把密度计放入水中,平衡后密度计在水面

3处的刻度数值就为1.0(单位:g/cm),再放入其它已知密度的液体中,同样可标出刻度,

这样多实验几次,就能解决问题。也可以采用计算的方法,先找到1.0刻度线的位置,测出密度计的质量m,及密度计上端均匀部分玻璃管的面积s,根据浮力的知识,可以算出当液体的密度为ρ时的刻度线和1.0刻度线之间的距离l=m(ρ水-ρ液)/ρ水ρ液s,算出的结果如果是正的,就在1.0的上方标,是负的就在1.0的下方标,这样密度计上所有相应的刻度线就标好了。密度计上的刻度总是:在上面的刻度数值小,下面的刻度数值大,刻度线间距上大下小。

四.典型例题解析

如图所示,小阳同学制作了一支密度计,密度计的上部是一个用来标刻度的圆柱形玻璃管,

2长为10cm,横截面积为0.5cm,管下部分还有一个玻璃泡.整个玻璃管、玻璃泡的质量共

32.4g.小阳同学在玻璃泡中装进1cm的水银后,请实验室老师用酒精喷灯封闭玻璃管,当

把它*水中时,水面距上端4cm.请你帮助小阳同学推算出:

(1)整个密度计的体积;

33(2)密度计上部玻璃管所能标出的最大密度值.(水银的密度为13.6×10kg/m)(结果保

留三位有效数字)

【解析】(1)求出密度计受到的重力,把密度计放在水里漂浮,利用物体的漂浮条件求受到水的浮力;再利用阿基米德原理求排开水的体积,进而求密度计的体积.(2)当密度计上部的圆柱形玻璃管全部露出液面时,所测液体密度值为最大,再利用物体的漂浮条件和阿基米德原理求解.

解:(1)管内水银的质量:

33m=ρ水银v水银=13.6g/cm×1cm=13.6g,

密度计的总质量:

m=2.4g+13.6g=16g.

设整个密度计的体积为v,当置于水中时,

∵密度计漂浮,

∴f浮=g物,

即:ρ水gv排=mg

321g/cm×(v-4cm×0.5cm)=16g

3∴v=18cm.

(2)当密度计上部的圆柱形玻璃管全部露出液面时,所测液体密度值为最大,密度值为ρ最大,

∵f浮=g物,

即:ρ最大gv排′=mg

32ρ最大×(18cm-10cm×0.5cm)=16g

33∴ρ最大≈1.23g/cm=1.23×103kg/m.

【点评】考查知识点有物体的浮沉条件及其应用;密度的计算;阿基米德原理.该题综合*强,是一道好的压轴试题。

 

第2篇:初中物理测量物质的密度实验报告

【实验目的】

用天平和适当的测量工具(刻度尺,或游标卡尺,或螺旋测微计等)测量有规则的几何外形的固体的密度。

【实验原理】

ρ=m/V。

【实验材料和器材】

规则固体块、天平、砝码、适当的测量工具(刻度尺)。

【实验方法(步骤)】

1.将天平放在水平台面上,按天平使用规则调节天平平衡;

2.用天平称量出规则固体块的.质量m,记录于预先设计好的表格中;

3.可按照其几何模型的体积公式选用适当的测量工具(刻度尺)测出有关量,并根据体积公式计算出体积V,记录于表格中;

4.根据ρ=(m1-m2)/V,计算出规则固体块的密度;

5.为确保测量准确,可进行多次测量(一般不少于3次),取ρ的平均值,作为测定结果。

【记录表格】

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第3篇:初中物理密度教学设计

为了方便教师们的教学设计,下面是应届毕业生考试网为大家提供的初中物理密度教学设计,希望对你有所帮助。

一、教材分析:

本实验是利用物理公式间接地测定一个物理量,应引导启发学生自己分析实验应当测量的物理量以及选择的仪器,并进而明确实验的原理。本节实验能力的培养重点放在实验设计能力上,因而在教学中引导学生根据实验原理,实验所选择的仪器以及实验要测定的对象引导学生自己设计实验步骤,自己设计实验表格,并根据测量结果计算出物质的密度。这是一个测定*实验,通过这一实验学生明确实验原理,加深对物理概念、物理规律的理解,并通过实验学生能根据给定的仪器进行实验设计、进行表格设计、以及动手*作。本节实验所需仪器设备较多,通过本节课教学有意识地培养学生良好的学习、工作习惯,培养学生与他人合作的意识和团队精神。用2课时。

二、学情分析:学生具有了一定的实验基本*作能力,会使用天平和量筒;具有初步的观察和分析能力,但比较习惯老师给什么记什么。缺乏主动*和探究精神,活*思维和动手能力较差。

三、教学目标:

知识与技能:

1.进一步熟悉天平的构造及其使用。

2.会用天平天平量筒测固体和液体的密度的过程和方法。

过程和方法

1.通过实验探究活动找出同种物质的质量与体积成正比的关系。

2.学习以同种物质的质量与体积的比值不变*来定义密度概念的科学思维方法。

3.通过对物质密度的测定,学生对间接测量有感*的认识。

4.学生知道实验原理和实验目的、明白实验步骤的情况下,有目的、有计划的进行*作。

情感态度与价值观:

1.通过探究活动。学生对物质属*的认识有所拓展。

2.培养学生的合作精神、激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲,学生乐于用实验方法探索物理现象中的规律。

四、教学重难点:

1.教学重点:

密度的概念、测量和应用;比值定义法的实验方法。

2.教学难点:

学生亲自动手、合作获得多种物质的多组数据,进行归纳总结,得出密度的概念。

五、学习情境设计:

故事情境引入,问题情境引导思考进入探究、合作学习之中。

六、教学媒体资源的设计:在多媒体教室进行;采用PPT课件;多组实物的天平、量筒、木、铁;实验表格。

七、教学策略与活动设计:采用讲授法、实验法、协作式、问题解决式多种策略组合的教学模式

八、教学过程:

1.密度概念的引入

公元前245年,为了庆祝盛大的月亮节,赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的*。做好的*尽管与先前的金子一样重,但国王还是怀疑金匠掺假了。他命令阿基米德鉴定*是不是纯金的,但是不允许破坏*。

这看起来是件不可能的事情。在公共浴室内,阿基米德注意到他的胳膊浮出水面。他的大脑中闪现出模糊不清的想法。他把胳膊完全放进水中,全身放松,这时胳膊又浮出水面。他从浴盆中站起来,浴盆四周的水位下降;再坐下去时,浴盆中的水位又上升了。他躺在浴盆中,水位变得更高了,而他也感觉到自己变轻了。他站起来后,水位下降,他则感觉到自己变重了。一定是水对身体产生向上的浮力才使他感到自己变轻了。他把差不多同样大小的石块和木块同时放入浴盆,浸入到水中。石块下沉到水里,但是他感觉到木块变轻了。他必须要向下按着木块才能把它浸到水里。这表明浮力与物体的排水量(物体体积)有关,而不是与物体的重量有关。物体在水中感觉有多重一定与水的密度(水单位体积的质量)有关。阿基米德在此找到了解决国王问题的方法,问题的关键在于密度。如果*里面含有其他金属,它的密度会不相同,在重量相等的情况下,这个*的体积是不同的。把*和同样重量的金子放进水里,结果发现*排出的水量比金子的大,这表明*是掺假的。

我们可以做这样一些实验:

a.将涂有同种颜*、同体积的两物体放在托盘天平的两个盘上,结果天平失去平衡。

b.取同体积的水和酒精倒入质量相等的两个空烧杯中,然后分别放到天平的两个盘上,结果天平也失去平衡。

两物体的体积相同,质量不同;水和酒精的体积相同,但质量不同。

这说明不同物质在体积相同时,质量是不同的。

现在我们只知道了涂有同种颜*的两个物体不是同种物质,还不知道它们各是什么?这就需要我们进一步研究:对于同一种物质来说,它的质量跟体积有什么样的关系。我们可以通过以下的实验来研究:

我们取大小不同的外形规则的小木块和小铁块,然后用天平称出铁块或木块的质量,用刻度尺测出其体积,并计算第一个物体的质量与体积的比值。将这些数据填入绘制的表格中:我们对上面的实验数据进行分析,看看能得出什么规律?

不同种物质质量和体积的比值是不同的。

我们取大小不同的外形规则的的两个铁块,然后分别用天平称出两个铁块的质量,用刻度尺分别测出其体积,并计算出大小两个铁块质量和体积的比值。将这些数据填入绘制的表格中:我们对上面的实验数据进行分析,看看能得出什么规律?

同种物质质量和体积的比值是相同的。

分析与与论*:学生分组讨论,引导学生思考单位体积的木块、铁块的质量的关系?对实验表格的数据进行处理得出:

单位何体积木块的质量是相同的。

单位体积铁块的质量是相同的。

单位体积木块和铁块的质量是不同的。

2.密度的概念

不同物质在体积相同时,质量是不同的。不同种物质质量和体积的比值是不同的。同种物质质量和体积的比值是相同的。

在物理学中为了表示物质的上述特*,将某种物质单位单位体积的质量,叫做这种物质的密度。

3、密度公式与密度单位密度=质量/体积

指导学生阅读书上的密度公式、单位及密度表,熟悉常见的物质的密度。

单位转换:训练(1)7.9×103㎏/m3=g/cm3(2)2.7g/cm3=㎏/m3

判断:1、大铝块的质量为4㎏,小铝块的质量为1㎏,则大铝块的密度大于小铝块的密度。()

2、一杯酒精用去一半后,剩下的酒精密度为原来的一半。()

想一想:一个铁球的质量是15.8克,体积是2立方厘米。则铁球的密度是多少?

练一练:酒精和煤油的密度都是0.8*103㎏/m3,那么能装下1千克水的瓶子,一定能装下1千克的(?)

A酒精B煤油C酱油D豆油

课堂巩固

1.某种物质单位体积的质量叫做这种物质的。

2.密度是表征物质特*的物理量,不同的物质,密度一般,同种物质,在一定的状态下密度是定值,它不随质量的大小或体积大小的改变而发生变化,密度的计算公式是,密度的单位有:或

3.一杯盐水,现在用掉半杯,那么剩下的半杯盐水()

A.其密度减半,质量减半B.其质量减半,密度不变

C.其体积减半,密度也减半D.其质量、体积、密度均减半

4.下列说法中错误的是()

A.对于给定的一种物质,它的质量和体积成正比

B.物质的密度和质量成正比,与体积成反比

C.质量相同的不同物体,它的体积与密度成正比D.体积一定的不同物体,它的质量与密度成正比