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密度設計實驗既是重點,也是難點,我們應先掌握一些常見的方法,然后具體問題具體分析,現(xiàn)將“密度”實驗的常見類型總結如下:
一、測密度大于水的固體的密度
1.天平、砝碼、量筒都給的分組實驗
例1.用天平、量筒、砝碼、水、燒杯、細線、石塊,測石塊的密度。
步驟:(1)用天平測出石塊的質量m石
(2)在量筒中放適量水,記下體積V1,將石塊浸沒量筒內(nèi)的水中,記下體積V2
(3)則石塊密度為ρ石=m石/v石=m石/(v2-v1)
說明:測石塊體積用的方法稱“減量法”。
2.只給天平、量筒(或量杯),不給砝碼,測固體密度
例2.給你一架無砝碼,無游碼,已調好的等臂天平和一個量杯、細繩,一些細沙及適量的水,請測出一塊小礦石的密度。
要求:①寫出實驗步驟及要測量的物理量
②推出用所測物理量表達礦石密度的表達式
步驟:(1)在天平一個盤內(nèi)放量杯,另一個盤內(nèi)放沙子使天平平衡
(2)在放沙子的盤內(nèi)放礦石,在量杯內(nèi)加水直至天平平衡,記下此時量杯內(nèi)水的體積v水
(3)把量杯取下來放適量水,記下此時水的體積V0,把用細線拴好的礦石投入量杯內(nèi)的水中,記下此時量杯內(nèi)水的體積V1
(4)則由(1)(2)得m石=m水=ρ水V水
由(3)得V石=V1-V0
∴ρ石=m石/V石=ρ水V水/(V1-V0)
說明:無砝碼,無游碼,已調好的等臂天平相當于自制天平。
3.給天平、砝碼,不給量筒的設計實驗
例3.給你天平、砝碼、燒杯、水、細線,設計一個測一小塊金屬密度的方案。
步驟:方法一:(1)用天平測出小金屬塊的質量m
(2)用天平測出燒杯和適量水的質量m1
(3)將燒杯傾斜到水剛好流不出來,將石塊用細線吊著浸沒其中,溢出一部分水,再取出石塊
(4)用天平測出燒杯和剩余水的總質量為m2
(5)則ρ=m/V石=m/[(m1-m2)/ρ水]=mρ水/(m1-m2)
注:此法可稱為滿溢法,滿溢的方式還有不同,如:先將燒杯中裝滿水,再將石塊放入后不取出,直接用天平測質量,也可;再或將燒杯中裝滿水,將石塊放入,再取出,也行,但此法不如方法一中的“滿溢”誤差小。
方法二:(1)用天平測出石塊的質量m
(2)用天平測出燒杯和適量水的總質量m1
(3)將石塊用細線吊著浸沒在燒杯內(nèi)的水中,但不碰杯底,測出此時的總質量m2(周四繼續(xù)刊登)
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