初中物理固体的密度测量实验解答题

小红想测量一小金属块的密度，她在实验室里找到了一架天平，但没有砝码，除此之外还有如下器材：两个质量相近的烧杯、量筒、细线、滴管和足量的水（已知水的密度为 ${\rho }_{水})$．请利用上述器材帮她设计一个实验方案，比较精确地测量金属块的密度。

要求：

（1）写出主要实验步骤及所需测量的物理量；

（2）写出金属块密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。

用不同的方法测量小石块和小瓷杯的密度。

（1）测小石块的密度

①天平放置于　　工作台上，将游码移到标尺　　处，调节平衡螺母使横梁平衡；

②用此天平测量小石块的质量，右盘所加砝码和游码位置如图甲所示，则小石块的质量为　　 $g$．在量筒内放入适量的水，用细线绑好小石块，缓慢放入水中，如图乙所示，则小石块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$；

（2）测小瓷杯的密度

如图丙所示，先在量筒内放入适量的水，液面刻度为 $V_1$；再将小瓷杯浸没于水中，液面刻度为 $V_2$；最后捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒，使其浮于水面（水未损失），液面刻度为 $V_3$，小瓷杯密度的表达式 ${\rho }_{杯}=$　　（用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$和 ${\rho }_{水}$表示）。实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净，则所测结果　　（选填“偏大”、偏小”或“不变” $)$。

"创新"小组在某次实践活动中，采集了一块矿石（矿石不吸水），测量它的密度。

（1）在测量之前，要观察量筒的 　             　。

（2）测量过程的情景如图，正确且合理测量质量的操作顺序为 　        　，测出矿石的密度为 　     　g/cm ³。

（3）永深同学继续如下操作：

①将矿石从量筒中取出，直接放在天平上测质量记为m _测，并记下此时量筒中水面的刻度值V ₃。

②测量体积时，才发现矿石有变化了，将它处理复原后，浸没在量筒的水中，记下此时水面的刻度值V ₄，从而求出矿石的体积并算出密度。

这样的操作可能对实验结果产生影响，请你写出产生的影响及原因。

小明发现橙子放入水中会下沉，于是想办法测量它的密度。

（1）将托盘天平放在水平桌面上，将标尺上的游码移至零刻度线处，调节平衡螺母，直到指针在　 　，表示天平平衡。

（2）用天平测量橙子质量，天平平衡时砝码和游码的示数如图所示，橙子质量为　　 $g$．小明利用排水法测得橙子的体积为 $150c{m}^3$，则橙子的密度是　　 $\mathit{kg}/m^3$。

（3）做实验时，小明若先用排水法测出橙子的体积，接着用天平测出橙子质量，这样测得的密度值将比真实值　　（选填“偏大”或“偏小” $)$。

（4）小亮不用天平，利用弹簧测力计、细线、盛有水的大烧杯等器材，也巧妙测出了橙子的密度。请你将他的测量步骤补充完整，已知水的密度为 ${\rho }_{水}$。

①用弹簧测力计测出橙子的重力 $G$；

②　　；

③橙子密度的表达式为： ${\rho }_{橙}=$　　（用测出的物理量和已知量的字母表示）。

小芳的爸爸给她带回来一件小金属挂饰（实心），小芳想知道金属挂饰的材质，于是在学校实验室借了一些器材来测出它的密度。

（1）她将天平放在水平桌面上，把游码轻轻地拨至标尺的　   　，稳定时发现分度表盘如图甲所示。要使横梁水平平衡，应将右侧的平衡螺母往　　（选填“左”或“右” $)$调。

（2）将挂饰放在已调好的天平上测出其质量为 $21.6g$。

（3）当她想测量挂饰的体积时发现忘了借量筒，她利用浮力的知识解决了这个问题。她的测量过程如下：

①往烧杯中倒入适量的水，用调好的天平测出烧杯和水的总质量为 $150g$。

②用细绳将挂饰系好并浸没在水中，如图乙所示，挂饰不接触杯底，无水溢出。在右盘中加减砝码并移动游码，当天平平衡后，右盘中砝码和游码的位置，如图乙所示，此时天平的读数为　　 $g$，则挂饰的体积为　　 $c{m}^3$．（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$

（4）小芳计算出金属挂饰的密度为　　 $g/m^3$；通过检查密度表对照可知该金属挂饰可能是　　饰品。

物质	金	银	铜	铁	铝
密度 $/(\mathit{kg}·m^{-3})$	$19.3\times {10}^3$	$10.5\times {10}^3$	$8.9\times {10}^3$	$7.9\times {10}^3$	$2.7\times {10}^3$

小红去昌江棋子湾游玩时，捡到一块漂亮的小彩石。回到学校后，他应用所学的物理知识测量这块彩石的密度，实验操作如下：

（1）如甲图所示，用细线拴住彩石，挂在弹簧秤上，根据弹簧秤的示数可知，彩石的重力是　　 $N$。

（2）如乙图所示，将彩石浸没水中，根据弹簧秤的示数可计算出彩石所受的浮力是　　 $N$。

（3）利用以上测量数据计算出这块彩石的密度是　　 $\mathit{kg}/m^3$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

小明同学到钢铁厂参加社会实践活动，师傅教他加工零件，他很想知道这个质地均匀的零件是什么材料做成的，于是把它带回学校利用天平和量筒来测这个零件的密度。具体操作如下：

（1）把天平放在水平台上，并将游码移至标尺左端零刻度线处；调节天平横梁平衡，发现指针在分度盘标尺上的位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向　　（选填“左”或“右” $)$调节。

（2）用调节好的天平测零件的质量，天平平衡时，砝码的质量及游码在标尺上的位置如图乙所示，则零件的质量为　　 $g$，用量筒测得零件的体积如图丙所示，由此可算得金属零件的密度为　　 $g/c{m}^3$。

（3）该零件磨损后，它的密度将　　（选填“变大”“变小“或“不变” $)$。

某实验小组用天平和量筒测量一个小石块的密度，具体操作如下：

（1）把天平放在水平桌面上，将游码移至衡量标尺左端“0”刻度上，发现天平指针如图甲所示，应将平衡螺母向　 　（选填“左”或“右” $)$移动，使天平横梁水平平衡；

（2）用调节好的天平测小石块的质量，天平平衡时，砝码质量及游码在衡量标尺上的示数值如图乙所示，则小石头的质量为　　 $g$，用量筒测得小石块的体积如图丙所示，则小石块的体积为　　 $c{m}^2$．该小石块的密度为　　 $g/c{m}^3$；

（3）如果他们在操作（1）过程中，只将游码移至衡量标尺左端的“0”刻度后，使直接测量质量，由此测得小石块的密度比真实值　　。

测量小石块的密度。

（1）将天平放在水平台面上，游码移到零刻度线处，发现指针位置如图甲所示，为使横梁在水平位置平衡，应将平衡螺母向 　　（选填"左"或"右"）调节。

（2）用调节好的天平测量小石块的质量，右盘所加砝码和游码位置如图乙所示，天平平衡，则小石块的质量m ₁为 　　g。

（3）没有量筒，用下列两种方案测量小石块的体积。

方案一：

①如图丙所示，将烧杯放在水平台面上，用细线系住小石块轻轻放入烧杯中，加入适量的水，使小石块浸没在水中，在烧杯壁上记下水面位置。

②将小石块从水中取出后，用天平测出烧杯和水的总质量m ₂为152.4g。

③向烧杯内缓缓加水至标记处，再用天平测出烧杯和水的总质量m ₃为165.2g。

方案二：

①向烧杯中加入适量的水，用天平测出烧杯和水的总质量m ₄。

②如图丙所示，将烧杯放在水平台面上，用细线系住小石块轻轻放入烧杯中，使小石块浸没在水中，在烧杯壁上记下水面位置。

③将小石块从水中取出后，向烧杯中缓慢加水至标记处，再用天平测出烧杯和水的总质量m ₅。

（4）根据方案一测量结果计算出小石块密度ρ＝ 　　kg/m ³，测出的小石块密度与真实值相比 　　（选填"偏大"或"偏小"）。

（5）你认为根据哪一种方案测量结果计算出的小石块密度更精确？答： 　　，理由是 　　。