液体密度测量方法知多少
21世纪是教育创新的世纪,创新教育是素质教育的核心内容,创新教育的核心是培养学生的创新精神、实践能力和创新能力。液体密度的测量方法设计为学生创新才能的发挥创造了良好的情景,有助于学生能力和素质的提高,现以盐水密度测量为例介绍方法如下:
一、 实验原理是密度公式ρ=mV
方法一:
实验器材:盐水、天平、砝码、量筒、烧杯
实验步骤:(1)在烧杯中到入适量的盐水,用天平测出总质量m1;(2)把烧杯中的一部分盐水到入量筒,测出其体积V;(3)用天平测出剩余盐水和烧杯的总质量m2.
(4)盐水密度表达式:ρm盐=
2-m1
V
。 方法二:
实验器材:盐水、天平、砝码、烧杯、水
实验步骤:(1)用天平测出空烧杯的质量m1;(2)在烧杯中倒满水,测出总质量m2;(3)把水倒掉擦干,在烧杯里倒满盐水,测出总质量m3;(4)盐水的质量m
盐
=m3-mm1,盐水的体积V盐=V水=
2-m1
,则盐水密度表达式:ρm-mρ盐=31
水
m-mρ水
21
思维扩展:这种方法原理同方法一相同,但巧妙地应用了“等效思想”,即烧杯装满水的体积和装满盐水的体积相同,因此用水的体积代替了盐水的体积。当然,该题器材可以巧妙扩展到身边的物品,比如用小空药瓶代替烧杯,用杆秤、案秤、电子秤等代替天平测质量,还可以用弹簧测力计测出物体重力,然后用公式G=mg计算物体质量。
二、 实验原理是:阿基米德原理F浮=ρ
液
gV排
方法一;
实验器材:盐水、量筒、弹簧测力计、小石块、细线
实验步骤:(1)用细线系住小石块挂在弹簧测力计下测出小石块在空气中的重力G;(2)在量筒中倒入适量的盐水,记录盐水的体积V1;(3)用弹簧测力计吊着小石块浸没在盐水中,记录弹簧测力计的示数F,读出此时液面到达的刻度V2;(4)石块在盐水中受到的浮力F浮=G-F=ρ
盐
g(V2-V1),盐水密度表达式:ρ盐=
G-F
(V
2-V1)g
方法二:
实验器材:弹簧测力计、细线、小石块、水杯、水
实验步骤:(1)用细线系住小石块挂在弹簧测力计下测出小石块在空气中的重力G;(2)将适量的水倒入杯中,用弹簧测力计吊着小石块浸没在水中,记录弹簧测力计的示数F1,则石块受到的浮力F浮1
=G-F1=ρ
水
gV排;(3)将适量盐水倒入
杯中,用弹簧测力计测出小石块浸没在盐水中时受到的拉力F2,同理可得F浮2=G-F2=
ρ
盐
gV排;
(4)盐水密度表达式:ρ盐=
G-F2
G-F⋅ρ水
1
三、 实验原理是:物体的漂浮条件F浮=G物 实验器材:盐水、烧杯、密度计
实验步骤:将密度计放入盛盐水的烧杯中,直接从密度计上读出密度大小。 思维扩展:该种方法的器材可以扩展到生活中的物品,如用冰糕棍、金属丝、刻度尺、足够深的盛水容器(饮料瓶的下半部分)。实验步骤可这样设计:①将冰糕棍的一端饶上金属丝,制成一只“密度计”;②使“密度计”漂浮在水面上,用刻度尺测出浸在水中的长度L1,根据F浮=G物和F浮=ρ水
gV排=ρ
水
gSL1(S为冰糕棍的横
截面积),可得G物=ρ
水
gSL1;③使“密度计”漂浮在盐水中,用刻度尺测出浸在盐
水中的长度L2,同理可得G物=ρ盐
gSL2;④盐水的密度表达式:ρ盐=
L1
Lρ水。 2
四、 实验原理是:液体压强公式P=ρ液
gh
方法一:
实验器材:盐水、水、水槽、两端开口的玻璃管、橡皮膜、细线、刻度尺。 实验步骤:如图1,(1)在水槽中倒入适量的盐水,把一端包紧橡皮膜的玻璃管口向上竖直插入水中;(2)向管中倒入水,直到橡皮膜变平,用刻度尺测出橡皮膜在盐水、水中的深度h盐、h水,
(3)因橡皮膜上下压强相等P
水=P盐,即
ρ水
gh
水=ρ
盐
gh盐,则盐
水密度表达式:ρh水盐=
图1
hρ水。
盐
方法二:
实验器材:盐水、水、水槽、刻度尺、“Y”型玻璃管、胶管、两用气筒。
实验步骤:如图2,(1)把“Y”型玻璃管两支脚插入两水槽,从顶端用两用气筒向外抽气,使盐水和水在玻璃管中上升适当的高度;(2)用刻度尺分别测出盐水和水在玻璃管中上升的高度h盐、h水;
(3)因管中水和盐水产生的压强相等P水=P盐,即ρ
水
gh水=ρ
盐
gh
图2
盐
, 则盐水密度表达式:ρ盐=
h水hρ水。
盐
五、 实验原理是杠杆平衡条件F1L1=F2L2
实验器材:粗细均匀的直木棒、小玻璃瓶、质量为m的重物、水、刻度尺、细线
实验步骤:如图3,(1)用细线系在木棒的O点吊起,使木棒在水平位置平衡; (2)将小玻璃瓶挂在木棒左端A处,重物挂在木棒的右端B处,调节重物的位置保持木棒水平平衡,用刻度尺分别测出OA、OB的长度L和L1,则G瓶L=mgL1----①;
(3)小瓶位置不变,在瓶内装满水,改变重物的位置到C处,保持木棒水平平衡,用刻度尺测出OC的长度L2,则(G瓶+G水)L=mgL2-----②,将①代入②, 则
Gmg(LL水=
2-L1)
=ρ2-L1)
L
水
gV,可得V=
mg(ρ;
水gL
(4)倒掉瓶内的水,擦干后装满盐水,小瓶的位置不变,改变重物的位置到D处,木棒仍保持水平平衡,用刻度尺测出OD的长度L3,同理可得G盐
=
mg(L3-L1)
L
=ρ盐
gV;
(5)盐水密度表达式ρ盐=
L3-L1
Lρ水
2-L1
六、实验原理是杠杆平衡条件F1L1=F2L2和阿基米德原理F浮=ρ
液
gV排
实验器材:一根硬直棒、细线、密度为ρ的金属块B、重物A、刻度尺。 实验步骤:如图4,(1)用细线系在硬棒的O点吊起,使硬棒在水平位置平衡; (2)将金属块B挂在硬棒的左端,重物A挂在硬棒的右端,调节重物A的位置使硬棒水平位置平衡,此时重物A挂在硬棒上的位置为E,用刻度尺测出OE的长度L0,则GB·OC=GA·L0,即ρgVB·OC = GA·L0------①
(3)把金属块B浸没在盐水中,把重物A从E处移动到D处,硬棒再次在水平位置平衡。用刻度尺测出OD的长度L1,则(GB-F浮)·OC=GA·L1,F浮=ρ盐
gVB,
即(ρ-ρ盐)gVB·OC= GA·L1----------------------------------------------------② 由①②可得盐水的密度表达式为ρL盐=
0-L1
Lρ 0
以上各种方法有的看起来操作比较麻烦,但是可以使学生体会到物理就在我们身边,只要做个有心人,就能找到解决问题的方法。
液体密度测量方法知多少
21世纪是教育创新的世纪,创新教育是素质教育的核心内容,创新教育的核心是培养学生的创新精神、实践能力和创新能力。液体密度的测量方法设计为学生创新才能的发挥创造了良好的情景,有助于学生能力和素质的提高,现以盐水密度测量为例介绍方法如下:
一、 实验原理是密度公式ρ=mV
方法一:
实验器材:盐水、天平、砝码、量筒、烧杯
实验步骤:(1)在烧杯中到入适量的盐水,用天平测出总质量m1;(2)把烧杯中的一部分盐水到入量筒,测出其体积V;(3)用天平测出剩余盐水和烧杯的总质量m2.
(4)盐水密度表达式:ρm盐=
2-m1
V
。 方法二:
实验器材:盐水、天平、砝码、烧杯、水
实验步骤:(1)用天平测出空烧杯的质量m1;(2)在烧杯中倒满水,测出总质量m2;(3)把水倒掉擦干,在烧杯里倒满盐水,测出总质量m3;(4)盐水的质量m
盐
=m3-mm1,盐水的体积V盐=V水=
2-m1
,则盐水密度表达式:ρm-mρ盐=31
水
m-mρ水
21
思维扩展:这种方法原理同方法一相同,但巧妙地应用了“等效思想”,即烧杯装满水的体积和装满盐水的体积相同,因此用水的体积代替了盐水的体积。当然,该题器材可以巧妙扩展到身边的物品,比如用小空药瓶代替烧杯,用杆秤、案秤、电子秤等代替天平测质量,还可以用弹簧测力计测出物体重力,然后用公式G=mg计算物体质量。
二、 实验原理是:阿基米德原理F浮=ρ
液
gV排
方法一;
实验器材:盐水、量筒、弹簧测力计、小石块、细线
实验步骤:(1)用细线系住小石块挂在弹簧测力计下测出小石块在空气中的重力G;(2)在量筒中倒入适量的盐水,记录盐水的体积V1;(3)用弹簧测力计吊着小石块浸没在盐水中,记录弹簧测力计的示数F,读出此时液面到达的刻度V2;(4)石块在盐水中受到的浮力F浮=G-F=ρ
盐
g(V2-V1),盐水密度表达式:ρ盐=
G-F
(V
2-V1)g
方法二:
实验器材:弹簧测力计、细线、小石块、水杯、水
实验步骤:(1)用细线系住小石块挂在弹簧测力计下测出小石块在空气中的重力G;(2)将适量的水倒入杯中,用弹簧测力计吊着小石块浸没在水中,记录弹簧测力计的示数F1,则石块受到的浮力F浮1
=G-F1=ρ
水
gV排;(3)将适量盐水倒入
杯中,用弹簧测力计测出小石块浸没在盐水中时受到的拉力F2,同理可得F浮2=G-F2=
ρ
盐
gV排;
(4)盐水密度表达式:ρ盐=
G-F2
G-F⋅ρ水
1
三、 实验原理是:物体的漂浮条件F浮=G物 实验器材:盐水、烧杯、密度计
实验步骤:将密度计放入盛盐水的烧杯中,直接从密度计上读出密度大小。 思维扩展:该种方法的器材可以扩展到生活中的物品,如用冰糕棍、金属丝、刻度尺、足够深的盛水容器(饮料瓶的下半部分)。实验步骤可这样设计:①将冰糕棍的一端饶上金属丝,制成一只“密度计”;②使“密度计”漂浮在水面上,用刻度尺测出浸在水中的长度L1,根据F浮=G物和F浮=ρ水
gV排=ρ
水
gSL1(S为冰糕棍的横
截面积),可得G物=ρ
水
gSL1;③使“密度计”漂浮在盐水中,用刻度尺测出浸在盐
水中的长度L2,同理可得G物=ρ盐
gSL2;④盐水的密度表达式:ρ盐=
L1
Lρ水。 2
四、 实验原理是:液体压强公式P=ρ液
gh
方法一:
实验器材:盐水、水、水槽、两端开口的玻璃管、橡皮膜、细线、刻度尺。 实验步骤:如图1,(1)在水槽中倒入适量的盐水,把一端包紧橡皮膜的玻璃管口向上竖直插入水中;(2)向管中倒入水,直到橡皮膜变平,用刻度尺测出橡皮膜在盐水、水中的深度h盐、h水,
(3)因橡皮膜上下压强相等P
水=P盐,即
ρ水
gh
水=ρ
盐
gh盐,则盐
水密度表达式:ρh水盐=
图1
hρ水。
盐
方法二:
实验器材:盐水、水、水槽、刻度尺、“Y”型玻璃管、胶管、两用气筒。
实验步骤:如图2,(1)把“Y”型玻璃管两支脚插入两水槽,从顶端用两用气筒向外抽气,使盐水和水在玻璃管中上升适当的高度;(2)用刻度尺分别测出盐水和水在玻璃管中上升的高度h盐、h水;
(3)因管中水和盐水产生的压强相等P水=P盐,即ρ
水
gh水=ρ
盐
gh
图2
盐
, 则盐水密度表达式:ρ盐=
h水hρ水。
盐
五、 实验原理是杠杆平衡条件F1L1=F2L2
实验器材:粗细均匀的直木棒、小玻璃瓶、质量为m的重物、水、刻度尺、细线
实验步骤:如图3,(1)用细线系在木棒的O点吊起,使木棒在水平位置平衡; (2)将小玻璃瓶挂在木棒左端A处,重物挂在木棒的右端B处,调节重物的位置保持木棒水平平衡,用刻度尺分别测出OA、OB的长度L和L1,则G瓶L=mgL1----①;
(3)小瓶位置不变,在瓶内装满水,改变重物的位置到C处,保持木棒水平平衡,用刻度尺测出OC的长度L2,则(G瓶+G水)L=mgL2-----②,将①代入②, 则
Gmg(LL水=
2-L1)
=ρ2-L1)
L
水
gV,可得V=
mg(ρ;
水gL
(4)倒掉瓶内的水,擦干后装满盐水,小瓶的位置不变,改变重物的位置到D处,木棒仍保持水平平衡,用刻度尺测出OD的长度L3,同理可得G盐
=
mg(L3-L1)
L
=ρ盐
gV;
(5)盐水密度表达式ρ盐=
L3-L1
Lρ水
2-L1
六、实验原理是杠杆平衡条件F1L1=F2L2和阿基米德原理F浮=ρ
液
gV排
实验器材:一根硬直棒、细线、密度为ρ的金属块B、重物A、刻度尺。 实验步骤:如图4,(1)用细线系在硬棒的O点吊起,使硬棒在水平位置平衡; (2)将金属块B挂在硬棒的左端,重物A挂在硬棒的右端,调节重物A的位置使硬棒水平位置平衡,此时重物A挂在硬棒上的位置为E,用刻度尺测出OE的长度L0,则GB·OC=GA·L0,即ρgVB·OC = GA·L0------①
(3)把金属块B浸没在盐水中,把重物A从E处移动到D处,硬棒再次在水平位置平衡。用刻度尺测出OD的长度L1,则(GB-F浮)·OC=GA·L1,F浮=ρ盐
gVB,
即(ρ-ρ盐)gVB·OC= GA·L1----------------------------------------------------② 由①②可得盐水的密度表达式为ρL盐=
0-L1
Lρ 0
以上各种方法有的看起来操作比较麻烦,但是可以使学生体会到物理就在我们身边,只要做个有心人,就能找到解决问题的方法。