【物理實驗·力學】
實驗四：檢測鹽水和小鐵塊的密度
【實驗目的】
1．學會滴定管的使用方式，會用燒杯檢測液體和固體的容積（一是用燒杯檢測液體容積的技巧；二是用燒杯檢測不規則形狀物體容積的方式）；
2．能借助天平和阻值檢測不同形狀固體和液體的密度；
3．感受等量替換的技巧；
4．在實驗中熟悉天平和量杯的使用技能，規范實驗操作步驟，培養嚴謹的科學心態。
【實驗器材】
天平、量筒、小鐵塊、鹽水、燒杯、細線等。
【實驗原理】
ρ=m/V
【實驗打算】
1．實驗前可與中學生討論怎樣借助密度公式來測定物質的密度，須要測出什么量？用哪些辦法和儀器來檢測？啟發中學生思索，迸發興趣，厘清實驗原理和實驗技巧。
2．在測固體的容積時，要弄明白須要記錄什么數據。并把所測得的有關數據填入數據表中，再求出鐵塊的容積和密度。
3．燒杯一定要放置在水平面上，之后再將液體裝入燒杯中。觀察量杯里液面抵達的刻度時，不能拿起滴定管，應蹲下觀察，視線要跟液手相平，若液面呈凹形，觀察時要以凹形的頂部為準；若液面呈凸形，觀察時要以凸形的底部為準。
4．曉得量杯的構造，學會判斷量杯的最小分度和阻值，認識“ml”表示“毫升”。
【器材打算】
1．測小鐵塊密度最好選一些大小形狀均合適的小鐵塊（容積最好在20～40cmcm3之間）。不能太小，不易于測出質量和容積；不能太大，不易于裝入燒杯或則質量超出天平的阻值。
2．小鐵塊用細線系牢，避免在實驗時裝入燒杯時開裂打壞燒杯。
【同步實驗】
1．測定鹽水的密度
（1）把天平置于水平臺面上，調節天平平衡，（這兒向朋友說明一下，測金屬塊的密度完成后，只要天平沒動，可以不再調節，但若果作為一個獨立實驗必須有這一步）；
（2）在燒瓶中盛鹽水，稱出它們的質量m1；
（3）把燒瓶中的鹽水放入燒杯中一部份，測出它的容積V；
（4）稱出量筒和杯中剩余鹽水的質量m2；
（5）估算出燒杯內鹽水的質量m1－m2，計入表格；
（6）求出鹽水密度ρ＝（m2－m1）/V。
燒瓶和鹽水的質量m1（g）
燒瓶和杯內剩余
鹽水的質量m2（g）
量杯中鹽水質量m1－m2（g）
量杯中鹽水的容積V（g）
鹽水的密度ρ（g/cm3）
2．測鐵塊的密度
（1）將天平置于水平桌面上，調節天平平衡；
（2）測出鐵塊的質量m；
（3）向燒杯中注入一定量的水，測出的水的容積V1；
（4）將鐵塊用細線拴好，沒入水底，測出鐵塊和水的總體積V2；
（5）估算出鐵塊的容積V2－V1；
（6）估算出鐵塊密度ρ＝m/（V2－V1）。
鐵塊的質量
m（g）
鐵塊裝入前水的容積V1（cm3）
鐵塊和水的總體積V2（cm3）
鐵塊的容積V2－V1（cm3）
鐵塊的密度ρ（g/cm3）
整理實驗器材：
1．把天平的游碼調到標尺上端的“0”刻線處。
2．把量杯中的鹽水放入廢水桶。
3．用抹布把小鐵塊抹干，并將實驗臺抹干；
4．把所有器材有秩序擺好。
【交流評估】
1．排液法測容積的做法和這些技巧的適用條件是哪些？
第一，這些物質不能溶于這些液體，若溶于這些液體就要換用其他的液體（溶于水的可以用酒精柴油等物質取代水）或想其他的解決辦法；第二，這些物質不能吸收這些液體，若吸收也須要換成其它的液體。因而排液法不是萬能的。
2．固體若吸收這些液體或溶于水，和水能發生化學反應，除換成其它液體外，還有哪些方式？
排沙法：類似于排水法，只不過是用沙來取代水。先把適量的沙放入量杯搖平，記錄容積V1；之后把物體埋入沙中搖平，記錄容積V2，則被測物體的容積V=V2－V1。
3．假若是一個規則物體不僅用量杯可以檢測它的容積外，還可以用哪些辦法？
還可以用刻度尺來檢測。
4．測小鐵塊密度時，在燒杯中裝一定量的水底“一定量的水”的標準是哪些？
一是要能浸入小鐵塊；二是裝入小鐵塊時水不能超過刻度線（阻值）或溢出。
5．檢測鹽水密度時，假若先測空燒瓶的質量，后將鹽水放入燒瓶，測出總質量，再將燒瓶中鹽水放入量杯中，測出其容積。這么求得的鹽水密度比真實值（填“偏大”、“偏小”或“不變”）為何?
將燒瓶中的鹽水都放入量杯中時，不管怎樣悉心正確操作，燒瓶內壁就會沾有一點鹽水，這會造成檢測下來的容積比實際值小一點。而燒瓶加水水質量乘以空燒瓶的質量卻是所有鹽水的質量，因而估算下來的密度都會比實際值偏大一點。
6．測定鹽水的密度時，能不能先測鹽水的容積，再檢測筒和鹽水的質量，最后檢測筒的質量哪些？
不能。一是量杯太高，置于天平上不穩定，在檢測的過程中，天平搖晃易傾倒；二是最后倒出鹽水后量杯內的鹽水倒不凈，降低實驗偏差。
7．在鐵塊的密度檢測中為何要先測質量后測容積，若先測容積在測質量對結果是否有影響？
測固體密度時應當先測質量再測容積，若先測容積再測質量可能會因固體上沾有水而使測得的質量偏大，測得的密度也偏大。
8．蠟塊不跳入水底，怎么用天平和量杯測出蠟塊的密度？
（1）針壓法：用針壓進水里，針的容積可以忽視；
（2）重物拉拽法：在水中放一重物，加鹽雜記陰道積，再把蠟塊用線系上，用水中的重物帶到水里，記下兩次的差，就是蠟的容積了。
[視頻]
1．測定鹽水的密度
班主任演示實驗1：
班主任演示實驗2：
中學生實驗：
2．測金屬塊的密度
班主任演示實驗1：
班主任演示實驗2：
班主任演示實驗3：
中學生實驗1：
中學生實驗2：
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3．測物體的密度：
【考題賞析】
一、理化生實驗測試
用天平和量杯檢測鐵塊的密度（2019年湖南省中招理化生實驗操作考試）二、八題化學實驗（16分）
試卷
實驗器材：托盤天平（帶砝碼）、量筒、石塊（已用細線系牢）、盛有水的燒瓶、滴管、抹布。
實驗內容：
用天平和量杯檢測鐵塊的密度（16分）
（1）檢測器材。（2分
（2）實驗記錄。（12分）
（3）估算鐵塊的密度。（2分）
4）整理器材。
鐵塊的質量m/g
量杯中水的容積V1/cm3
量杯中水和鐵塊的總體積V2/cm3
鐵塊的容積V/cm3
鐵塊的密度
ρ/（g·cm-3）
評分卡
解讀
命題意圖：
1．鐵塊緊貼中學生生活，容易找到，不吸水，故選鐵塊作為檢測對象。
2．為了節約中學生實驗操作的時間和器材的安全，實驗中用到的天平早已調節平衡(游碼在零刻度線處)。但檢測前仍要求考生檢測天平是否平衡，此步驟主要考查中學生是否具有良好的實驗習慣，若中學生覺得橫梁不平衡，可以繼續調節使橫梁平衡。
3．考慮到時間問題，只檢測一組數據。
器材打算：
1．天平可用稱量為200g的天平，天平早已調節平衡，游碼早已在零刻度線位置。
2．量杯可用阻值為100mL的燒杯。
3．鐵塊已用細線系牢。這樣可以節約中學生實驗操作的時間，同時也可以防止因為中學生系得不牢造成鐵塊砸破量杯或其他車禍發生。若實驗過程中出現鐵塊與細線開裂的現象，監考班主任應當立刻給中學生更換鐵塊。
從減少實驗偏差的角度考慮，被檢測的鐵塊應當越大越好。考試用的鐵塊，通常都是在建筑工地上找的，因為形狀不規則，太大了不能直接裝入量杯，所以，在保證就能裝入量杯的情況下，盡可能選用大一些的鐵塊。
按照各地器材的實際情況，鐵塊也可以用柱狀的鋁塊取代。
4．盛水的燒瓶也可用其他容器取代。
實驗提示：
1．為了減少鐵塊沾水對檢測結果的影響，應當先檢測鐵塊的質量，再檢測鐵塊的容積。假如次序顛倒，扣1分。并且，次序顛倒后，若考生將鐵塊擦掉后，再檢測質量的，可以不扣分。
2．檢測鐵塊的容積時，次序也不能顛倒，還是考慮鐵塊沾水對檢測結果的影響。次序顛倒，同樣扣1分。
3．利用于滴管將滴定管中的水添加到整刻度，有利于降低讀數偏差，而且，是否使用滴管將滴定管中的水添加到整刻度，不做要求，不用滴管也不扣分。
4．天平的使用要符合天平使用的規則。
（1）把鐵塊置于右盤中的物理實驗測鹽水的密度，扣1分；
（2）用手直接添加砝碼的或把砝碼放在桌面上的，扣1分；
（3）讀數錯誤的，扣1分；
（4）檢測過程中再調節平衡螺絲的，扣1分；
（5）根據天平的使用規則，實驗結束，應當把砝碼放回砝碼盒，游碼歸零。
有些天平，用鉗子撥游碼實在困難時，可以用手撩動游碼，并且，前提條件是先用鉗子撥不動。任何情況下都不能用手直接拿砝碼。
5．量杯的使用要符合量杯使用的規則。
（1）讀數時把量杯提離桌面的，扣1分。
（2）讀數時視線不與液面的凹手相平的，扣1分。
（3）讀數錯誤的，扣1分。
6．實驗過程中，對讀數、計算的要求不高，讀數時，是否估讀不扣分；但監考班主任會和考生同時讀數，所以不要隨便散布數據，否則扣分。密度的估算結果有效數字位數不做要求。單位也不要求換算成國際單位制中的單位。（監考班主任可以配備估算器）。
器材整理：
1．實驗結束整理器材時，天平的平衡不能破壞，故意破壞天平橫梁平衡，扣1分。
2．燒杯中的水應當倒回原先燒瓶中，繼續循環使用。
3．滴管放回燒瓶中。
試題點評：整理器材沒有單獨給分，整張試題最后整理器材給2分。
二、中考試卷
1．（2019?荊州市）把一枚豬肉裝入水底，豬肉墜入水中。這枚豬肉的密度到底多大呢？因此，小利同事進行了實驗。
（1）以下實驗步驟，合理的次序應為。
①將蛋黃倒入裝滿水的溢杯子中，并用小燒瓶接住溢出來的水。
②往燒杯中放豬肉時，發覺燒杯口徑小，放不進去。
③用托盤天平測得豬肉的質量為54g。
④將小燒瓶中的水放入燒杯中，測出水的容積（如圖）。
（2）實驗中，托盤天平應置于桌面上。
（3）測得豬肉的密度應為g/cm3。
（4）從理論上剖析，實驗中，因為小量筒的水不能倒干凈，會造成檢測結果偏。
答案：③②①④；水平；1.08；大
點評：此題主要考查的是中學生對天平和量杯的讀數、密度估算公式、誤差剖析等知識的理解和把握，難易程度適中。
因為小燒瓶的水不能倒干凈，造成檢測的排沸水的容積偏小，即豬肉的容積偏小，豬肉的質量不變，由密度公式可知會使豬肉的密度偏大。
2．（2019?長春市）“創新”小組在某次實踐活動中，采集了一塊礦石（礦石不吸水），檢測它的密度。
（1）在檢測之前，要觀察量杯的。
（2）檢測過程的情境如圖，正確且合理檢測質量的操作次序為，測出礦石的密度為g/cm3。
（3）永深朋友繼續如下操作：
①將礦石從量杯中取出，直接置于天平上測質量記為m測，并記下此時量杯中海面的刻度值V3。
②測量容積時，才發覺礦石有變化了，將它處理復原后，浸入在燒杯的水底，記下此時海面的刻度值V4，因而求出礦石的容積并算出密度。
這樣的操作可能對實驗結果形成影響，請你寫出形成的影響及緣由。
答案：阻值和分度值；④①③；2.6；直接置于天平上測質量記為m測，致使質量偏大，檢測容積時，才發覺礦石有變化了，將它處理復原后容積無影響，由ρ=m/V可知，密度偏大。
點評：本題是有關固體密度的檢測實驗，檢測密度的實驗題是常規性實驗題，要把握天平、量筒的正確使用及密度的估算公式。
3．（2017?山東省）小明發覺橙子裝入水底會下沉，于是想辦法檢測它的密度。
（1）將托盤天平置于水平桌面上，將標尺上的游碼移至零刻度線處，調節平衡螺絲，直至表針在，表示天平平衡。
（2）用天平檢測橙子質量，天平平衡時砝碼和游碼的示數如圖所示，橙子質量為g。小明借助排水法測得橙子的容積為，則橙子的密度是kg/m3。
（3）做實驗時，小明若先用排水法測出橙子的容積，接著用天平測出橙子質量，這樣測得的密度值將比真實值（選填“偏大”或“偏小”）。
（4）小亮不用天平，借助彈簧測力計、細線、盛有水的大燒瓶等器材，也巧妙測出了橙子的密度。請你將他的檢測步驟補充完整，已知水的密度為ρ水。
①用彈簧測力計測出橙子的重力G；
②；
③橙子密度的表達式為：ρ橙=（用測出的化學量和已知量的字母表示）。
答案：（1）分度盤的中央；（2）162；1.08×103；（3）偏大；
（4）②將橙子浸入在水底，讀出彈簧測力計的示數為F；③［G/（G－F）］ρ水
點評：本題是綜合考查密度的檢測和壓強的有關實驗應用。本實驗中的方式是常規方式和特殊情況下檢測固體密度的方式。本題中第四步用到了等效取代法，利用了彈簧測力計，通過壓強求V排來得出橙子的容積，有一定的難度，如今可以不關注著一問，等學完壓強的知識再完成。
【練習測評】
1．小明借助如下器材檢測豬肉的密度：托盤天平、溢杯子、燒杯、量筒、雞蛋、足夠的水。
（1）實驗的步驟如下：
①把豬肉裝入調節好的天平左盤，在右盤增減砝碼并調節游碼，天平平衡后，右盤所放砝碼以及游碼位置如圖甲所示，則豬肉的質量為g。
②由于豬肉較大不能用量杯直接檢測其容積，因而借助溢杯子來檢測。將適量的水放入溢杯子中，讓海面跟溢水口相平，再將豬肉輕輕裝入溢杯子中，浸入水底后，豬肉所排開的水全部盛于空燒瓶中，如圖乙所示。
③將燒瓶的水放入量杯中，如圖丙所示。則溢出水的容積為ml。
甲乙丙
④通過估算可得豬肉的密度為kg/m3。
（2）在這個實驗中偏差不可防止。就本實驗寫出一條可能導致偏差的緣由。
答案：（1）58；（3）50；（4）1.16×103；（5）將水從燒瓶放入量杯中時，燒瓶的內壁會沾有水，不能倒干凈，所以測出豬肉的容積偏小，密度偏大
2．荸薺是我省的主要農小麥物理實驗測鹽水的密度，它的密度是多大呢？朋友們想出了不同的檢測方式。
（1）小麗用調節平衡后的天平檢測一塊馬鈴薯的質量，她在天平右盤放上適量的砝碼后，發覺表針在中央刻度線兩側來回擺動，但偏向一側的角度較大，要使天平恢復平衡，她應。
天平平衡后，游碼的位置和所用的砝碼如圖所示，則這塊荸薺的質量為g。
小麗又用排水法測得這塊荸薺的容積為230ml，則她測出的玉米的密度約為kg/m3。
（2）小亮憑荸薺雖能沉到水中，但在水里拿荸薺時覺得很輕的經驗,恐怕到荸薺的密度比水大不了多少。于是從中學借來了一支密度計，并用精鹽、水、大茶壺和密度計進行實驗，也測出了玉米的密度。他的方式步驟是：。
答案：（1）往右撩動游碼；252.6；1.1×103；（2）把馬鈴薯裝入盛有足量水的大茶壺中，在大茶壺中逐步加入精鹽并攪拌，當玉米漂浮時，用密度計測出鹽水的密度，就等于荸薺的密度
3．小科借助天平、量筒、水和細線檢測一小塊形狀不規則的礦石的密度，實驗過程如右圖所示：
（1）由圖可知，通過估算可知礦石的密度ρ=kg/m3。
（2）小敏朋友提出另外一種檢測方式：
①用天平測礦石的質量m；
②往燒瓶中加適量水浸入礦石，在海面位置作上標記。取出礦石，藥量簡取水平緩放入燒瓶，讓海面升至標記處，如圖所示。燒杯內倒出水的容積V即為礦石的容積；
③計算出礦石的密度ρ。
按照以上步驟，你覺得測出的密度值會（填“偏大”、“偏小”或“不變”），理由是。
答案：2.34×103；偏小；取出礦石時，礦石上會沾有水，因而放入水的容積小于礦石的容積，容積檢測偏大
4．某小組檢測—種易溶于水且形狀不規則的固體小顆粒物質的密度，檢測的部份方式和結果如圖甲、乙所示。
甲
乙
（1）將天平置于水平桌面上，將游碼移至標尺的處，之后調節，使天平平衡。接著，用天平檢測適量小顆粒的質量。當天平重新平衡時，砝碼質量和游碼位置如圖甲所示，則稱量的顆粒質量是g。
（2）因顆粒易溶于水，小組朋友采用圖乙所示的方式檢測容積，所稱量的顆粒容積是cm3。
（3）該物質的密度是g/cm3。
（4）在步驟C中，若搖晃不夠充分，則測出的密度比實際密度值偏。
答案：（1）零刻度；平衡螺絲；147.6；（2）60；（3）2.46；（4）小
5．給你一架托盤天平，一只空瓶、水、一杯果汁，沒有量杯，請你想辦法測出果汁的密度，寫出實驗步驟及蜂蜜密度的表達式。
答案：（1）借助天平測出空杯子的質量m1；
（2）在空瓶中裝滿水，用天平測出杯子和水的總質量m2；
（3）在空瓶中裝滿蜂蜜，再測出盛滿蜂蜜的瓶和蜂蜜的總質量m3；
（4）表達式：蜂蜜的密度為：ρ蜂蜜=（m3－m1）/（m2－m1）×ρ水。
假如倍感不錯