固體和液體的密度在日常生活中的應用十分廣泛,檢測固體和液體的密度的方式有好多種,歸類來看可分為:①常規檢測法,檢測物體的質量和容積,用公式
來進行估算。②專用儀器檢測法,如密度計,密度秤等。③代替器材檢測法,借助別的器材來替代檢測,如檢測質量一般用天平,用彈簧測力計檢測出重力,用公式
估算出質量。④轉換檢測法,能夠借助轉換成檢測浮力、浮力的方式來估算密度。⑤等效檢測法,借助等效的方式間接檢測。下邊借助這種方式分門另類來說明。
一、常規檢測法
用天平檢測質量、用刻度尺(或燒杯)檢測容積,用公式來進行估算.。
1.固體的密度常規檢測法:
例1.檢測一小塊形狀不規則的礦石密度有多大,可用天平、量筒、水和細線進行.
(1)在調節天平常,發覺表針偏向分度盤中央刻線的兩側,為使天平衡量平衡,應將兩側的平衡螺絲向端調節.
(2)由圖(丙)可知,礦石質量m=.通過估算可知礦石的密度ρ=/m2.
解析:(1)天平使用前調節平衡時,要調節平衡螺絲,規則是“右偏左調,左偏右調”,即表針往右偏就向左調平衡螺絲,表針向左偏就往右調平衡螺絲,調一側的還是右邊的平衡螺絲都一樣.
(2)左盤中物體質量等于右盤中砝碼質量加游碼示數;用燒杯進行排水法測物體容積時,物體的容積等于物體和水的總體積乘以水的容積;物體的密度等于物體的質量乘以物體的容積.
解答:(1)表針偏向分度盤中央刻線的一側,按照“右偏左調,左偏右調”的規則,應將平衡螺絲往右調.
(2)游碼對應的刻度值,標尺每一個大格代表1g,每一個小格代表0.2g,游碼對應的刻度值是3.4g;礦石的質量:m=20g+3.4g=23.4g.礦石的容積:V=V2﹣V1=30ml﹣20ml=10ml=10cm3.
(3)礦石的密度:
2.液體的密度常規檢測法
例2.在測定鹽水密度的實驗中,小東朋友根據正確的實驗方式和步驟進行操作,并設計了如下記錄數據的表格。
(1)小東將天平置于水平臺上,把游碼歸零后,發覺表針靜止時如圖(甲)所示,這時他應將橫梁右端的平衡螺絲向調節(選填“左”或“右”),使天平平衡。
(2)如圖(乙)顯示的是燒瓶中放入適量鹽水后,放在調平的天平上,天平重新平衡時的情境;丙顯示的是將燒瓶中部份鹽水放入量杯后的情境。按照圖中情境幫小東將下表填寫完整。
(3)另一位朋友的實驗方式是:先測出空燒瓶質量為m1;接著向空燒瓶中放入適量鹽水后,測出總質量為m2;再把燒瓶中的鹽水全部放入燒杯中,測出鹽水的容積為V;之后估算出鹽水的密度
與小東測出的鹽水密度ρ相比較,則ρ′ρ(選填“<”、“>”或“=”)。
剖析:(1)天平的調節原則:右偏左調,左偏右調鹽水的密度怎么計算,先快后慢.
(2)天平的分度值是0.2g,讀數為砝碼質量加游碼對應的刻度值;燒杯分度值為2ml,平視液面最低處讀數.
(3)另一位朋友的做法中,燒瓶中的鹽水沒有全部放入燒杯.
解答:(1)表針右偏說明應當將螺絲向左調節;
(2)燒瓶液體總質量m1=100g+50g+5g+2g=157g,剩余燒瓶鹽水質量m2=157g-33g=124g,倒出鹽水的容積V=30ml,鹽水的密度
(3)因燒瓶壁粘液體,另一朋友在將鹽水放入燒杯中時,不能全部放入,使得容積偏小,密度偏大.
二、代替(或缺乏)器材檢測法
檢測時缺乏天平或滴定管,用其他的器材來取代完成檢測密度。
1.固體的密度取代器材檢測法
例3.小科借助塑膠瓶、定滑輪、量筒和水設計了檢測黃蠟石密度的實驗.如圖甲所示,細線兩端各系一個完全相同的空塑膠瓶,線的右端再系上黃蠟石,向左瓶中逐步加鹽至13毫升時裝置恰巧平衡;接著用排水法測黃蠟石的容積,滴定管讀數如圖乙所示,細線右端系一個空塑膠瓶的目的是_,使實驗更確切,黃蠟石的密度是/cm3,(不考慮黃蠟石的吸水性和裝置的磨擦).
剖析:定滑輪的實質是一個等臂杠桿,不省力也不費勁;借助定滑輪測出黃蠟石的重力,再依據G=mg,估算出黃蠟石的質量;借助排水法分別測出黃蠟石的容積,最后按照密度公式
估算出黃蠟石的密度
解答:左瓶內水的質量:由
得,m=ρV=1.0g/cm3×13cm3=13g;
定滑輪是一個等臂杠桿,細線兩端各系一個完全相同的空塑膠瓶,線的右端再系上黃蠟石,向左瓶中逐步加鹽至13毫升時裝置恰巧平衡,G左=G右,即G瓶+G水=G瓶+G石,G水=G石,所以細線右端系一個空塑膠瓶的目的是防止細線上端塑膠瓶對測定黃蠟石質量的影響,使實驗更確切;
由于G=mg,G水=G石,所以m石=m水=13g;黃蠟石的容積:V=25ml﹣20ml=5ml=5cm3,
黃蠟石的密度:
2.液體的密度取代器材檢測法
例4.借助器材:燒瓶、天平和砝碼、純水、記號筆檢測待測液體的密度,寫出完整的實驗步驟?
解析:在沒有量杯,液體容積難以直接檢測時,常常須要利用于等容積的水,水的密度是已知的,在容積相等時,兩種物質的質量之比等于它們的密度之比.
解答:①用天平測出空燒瓶質量m0;
②用燒瓶取一定量的水,用記號筆在液面處記下記號,并用天平測出水和燒瓶總質量m1;
③再用燒瓶取與水等容積的鹽水(鹽水液面與記號處相平),并用天平測出鹽水和燒瓶總質量m2;
④因純水和鹽水容積相等,有
得鹽水密度
三、轉換檢測法
不是直接檢測物體的密度方式來進行,而是通過檢測浮力或壓強,之后通過估算得出密度.
1.固體的密度轉換檢測法
例5.某同事借助一只彈簧測力計和裝有適量水的瓶子,測出了一顆小鐵塊的密度。檢測方式如下:
(1)用細線將小鐵塊拴好,用彈簧測力計測出它的重力,記為G;
(2)再將小鐵塊浸入在水底,用彈簧測力計測出鐵塊遭到的拉力,記為F;借助測出的數學量可得:小鐵塊在水底遭到的壓強是,小鐵塊的密度ρ=(水的密度用ρ水表示)。
解析:(1)曉得小鐵塊的重力G,小鐵塊浸入在液體中稱的示數為F,小鐵塊遭到的壓強為:F浮=G-F.
(2)小鐵塊浸入在水底,曉得小鐵塊遭到的壓強和水的密度,按照阿基米德原理求出小鐵塊的容積;曉得小鐵塊的質量和容積,依照密度公式求出小鐵塊的密度.
解答:(1)小鐵塊遭到的壓強為:F浮=G-F.
(2)∵F浮=ρ水gV排=G-F,小鐵塊浸入在水底,
∴小鐵塊的容積:V=V排=
小鐵塊的密度:ρ=
2.液體的密度轉換檢測法
例6.如圖所示,把一鐵塊裝入水底,靜止時鐵塊有3/5的容積溶入水底,鐵塊的密度為/m3;假如把該鐵塊裝入某種液體中,靜止時鐵塊有3/4的容積溶入液體中,液體的密度為/m3
剖析:(1)按照鐵塊懸浮時,壓強等于重力,用密度和容積表示壓強與重力的關系即可求出鐵塊的密度;
(2)按照鐵塊懸浮時,壓強等于重力,用密度和容積表示壓強與重力的關系即可求出液體的密度.
解答:(1)∵木塊懸浮,∴F浮=G=ρ水g×3/5V木
=ρ木gv木,ρ木=3/5ρ水=3/5×103kg/m3=0.6×103kg/m3
(2)按照圖示可知,鐵塊在水中和在液體中都處于懸浮狀態,壓強等于重力;∴F浮=G=ρ液g×3/4V木=ρ木gv木,ρ液=4/3ρ木=4/3×0.6×103kg/m3=0.8×103kg/m3
四、等效取代檢測法
檢測物體的密度,可將物體裝入液體中漂浮,液體的密度就是物體的密度。
例7.某同事借助“替代法”測量一粒玉米米的密度,實驗過程如圖所示
(1)在下述空格中填寫適當內容.
①選擇一粒細膩的玉米米倒入裝有適量水的透明玻璃杯中,發覺黃豆米下沉至杯底,如圖(甲),此時玉米米所受的壓強重力(填“大于”、“等于”或“小于”).
②往杯中漸漸加水并攪拌,直到觀察到玉米米,隨后停止加水,如圖(乙).
③取出瓜籽米,用調好的天平測瓶子和鹽水的總質量,如圖(丙),天平的讀數為.
④將玻璃杯中的鹽水全部放入量杯,如圖(丁),滴定管的讀數為.
⑤利用密度公式估算出鹽水的密度,即為玉米米的密度.
(2)實驗中若加水過量,可進行如下操作:.
(3)實驗中遺漏了重要的一步,即
解析:(1)①根據物體的沉浮條件,物體下沉時壓強大于重力;②當物體的密度與液體密度相等時,物體在液體中漂浮;③天平的讀數:砝碼的質量加游碼在標尺上所對的刻度值;④進行量杯的讀數時,注意量杯的分度值;
(2)若液體的密度過大,可加鹽稀釋;
(3)要檢測鹽水的密度,需測出鹽水的質量和容積,之后估算出密度鹽水的密度怎么計算,從該處入手進行剖析.
解答:(1)①花生米下沉,說明此時核桃米所受的壓強大于重力;②往杯中漸漸加水并攪拌,直到觀察到玉米米飄浮;③由圖丙知,天平的讀數為m=100g+20g+1g=121g.④由圖丁知,滴定管的分度值為1ml,滴定管的讀數為55mL.
(2)實驗中若加水過量,可再向鹽水中加鹽.
(3)要檢測鹽水的密度,需測出其質量和容積,而要測其質量,不僅測出鹽水和瓶子的總質量,還需將玻璃杯中的鹽水全部放入量杯,測出空瓶子的質量.