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专题五测量物质的密度研题型·解易考情通览类型一常规方法测量物质密度题型特点近几年山西中考密度测量有固体、液体交替考查的规律,基本上遵循常规考法。常规法测量物质的密度以ρ= 为实验原理,以天平为主要器材测量物体的质量,以量筒为主要器材测量物体的体积,旨在考查两种基本测量工具的使用,根据测量的数据计算物体的密度,评价测量结果、误差分析。mV解题策略利用的物理思想:间接法测量物体密度,需要先测量出物体的质量和体积,对于实验方案的选取、误差的分析,都应该从测量物体的质量和体积的过程着手,判断出是质量还是体积引起的误差,进而分析出密度值是偏大还是偏小和方案的优劣。典例1(2018·岳阳)用天平和量筒测量某品牌牛奶的密度。(1)天平放在水平台上,将游码移到零刻度线处,指针位置如图甲,应向左(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,直至横梁平衡;(2)往烧杯中倒入适量牛奶,测得烧杯和牛奶的总质量为106g;(3)将烧杯中部分牛奶倒入量筒,如图乙,再测出烧杯和剩余牛奶的质量,如图丙;(4)算出牛奶的密度为1.1g/cm3;(5)若操作第(3)步时,不慎将少量牛奶附着在量筒内壁上,测得的牛奶密度将会偏大(选填“偏小”“不变”或“偏大”);(6)两个相同的杯子分别装满水和牛奶,总质量较大的是装牛奶的杯子。(ρ水=1g/cm3) 思路点拨熟练掌握天平和量筒的使用方法;根据实验方案得出倒入量筒中待测液体的质量和体积,再根据密度公式计算出待测液体的密度值;评估实验结果时,重点分析体积和质量在测量过程中哪些环节容易产生误差,对实验结果的影响会怎样。高分秘籍天平和量筒是初中物理学中两种基本的测量工具。正确、准确地测量物质的密度是考试热点。建议在复习过程中通过专题的方式在常规测量的基础上逐步找到实验误差的原因,并能准确地表达和分析。1.(2018·潍坊)用天平和量筒等器材测量食用油的密度,实验步骤如下:(1)天平调好后,将盛有食用油的烧杯放在天平的左盘,在右盘中添加砝码并拨动游码,天平平衡时,游码位置和所加砝码如图甲所示,则烧杯和食用油的总质量是73.4g;(2)将烧杯中食用油倒入量筒中一部分,液面位置如图乙所示,倒出的食用油体积为40mL;甲乙(3)用天平测出烧杯和剩余食用油的质量为41.0g,则该食用油的密度ρ=0.81×103kg/m3;(4)若将食用油倒入量筒时,量筒壁上沾上了少量食用油,则食用油密度的测量值比真实值大(选填“大”“小”或“不变”)。答案说明:第(1)、(2)小题每空1分,其余每空2分,本题共6分。类型二特殊方法测物质密度题型特点特殊方法测量密度一般是指利用除天平、量筒以外的测量工具间接测量质量和体积这两个物理量。例如:测力计和细线的组合可以测出固体的重力,进而算出质量;测力计、水和细线的组合可以利用等量转换的思想测出一个固体的体积;量筒和水的组合可以间接测出漂浮物的质量;天平、水和带盖的瓶子的组合可以间接测出待测液体的体积;等等。解题策略利用的物理思想:1.等效替代法。如:①固体浸没在水中时,V物=V排水;②漂浮在水上的物体,m待测=m排水;③利用同一容器分别装待测液体和水,V液=V水。2.转化法。如:①固体浸没在水中时V物=V排水= ,将体积的测量转化成了质量的测量,在缺少量筒的情况下可以利用天平来完成质量和体积的测量;②漂浮在水上的物体,m待测=m排水=V排水ρ水,将质量的测量转化成了体积的测量,在缺少天平的情况下可以利用量筒来完成质量和体积的测量;③利用同一容器分别装待测液体和水,V液=V水= ,将体积的测量转化成了质量的测量,在缺少量筒的情况下可以利用天平来完成质量和体积的测量。这类试题综合能力要求较高,建议分类训练。mρ排水水mρ水水典例2(2018·连云港)现有一形状不规则的金属块,小明同学用弹簧测力计、细线、烧杯、水,测出了金属块的密度。(1)请将实验步骤补充完整。①用细线系住金属块,用弹簧测力计测出其重力G;②将金属块浸没在水中,再次读出弹簧测力计的示数F;③金属块密度的表达式为ρ= ρ水(已知水的密度为ρ水)。(2)实验反思:在实验中,要使测力计的示数有明显的变化,金属块的体积应该GGF大一些(选填“大ー些”或“小一些”)。思路点拨利用弹簧测力计和细线的组合可以测出固体的重力,进而算出质量;利用弹簧测力计、水和细线的组合可以测出固体在水中受到的浮力,求出固体排开水的体积V排,再利用等量转换的思想求出固体的体积V固=V排;最后利用测密度原理ρ= 代入公式进行整理和误差分析。mV高分秘籍将测密度的实验与转换法相结合是此类题的一种拓展方式,考查了学生对物理量相互之间逻辑思维的理解能力。建议在复习过程中通过划分专题的方式逐步梳理出测质量和体积的常规和特殊方法,调整思路,不断整合,提升能力。2.(2018·海南)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,挂在弹簧测力计上,根据弹簧测力计的示数可知,彩石的重力是3.6N。(2)如乙图所示,将彩石浸没水中,根据弹簧测力计的示数可计算出彩石所受的浮力是1.2N。 (3)利用以上测量数据计算出这块彩石的密度是3×103kg/m3。(g取10N/kg)类型三测特殊物质的密度题型特点特殊的物质通常有:吸水性的固态物质、易溶性的固态物质、体积较大的物质、无法下沉的物质、有空隙的物质、不能与液体接触的固体小颗粒或粉末状物质。应对的方法有:排沙法、沉坠法、针压法、等效代替法等。这类物质在山西中考中也有可能出现。解题策略在掌握常规法、特殊法测量物质密度的基础上,结合题目给出的待测物质的特殊性,分析出应对的方法进行解题即可。典例3(2018·福建A)小明要测量木块的密度。实验器材有:木块、弹簧测力计(0~5N)、底部固定有滑轮的水槽、细线及足量的水。(g取10N/kg)(1)先用弹簧测力计测木块的重力,如图甲,示数为2.4N;再用细线绕过滑轮将木块与弹簧测力计连接起来,接着往水槽倒入适量的水,使木块浸没在水中,如图乙,木块在水中静止时弹簧测力计示数为1.6N。木块的体积为4×10-4m3,密度为0.6×103kg/m3。本实验中滑轮的作用是改变力的方向。(2)小明分析发现,如果把水换成其他液体,弹簧测力计的示数就会不同,于是他把弹簧测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改装为测量液体密度的“密度计”。原弹簧测力计的1.0N刻度处应标注为0.85×103kg/m3,该“密度计”的刻度分布均匀(选填“均匀”或“不均匀”)。(3)若要增大这种“密度计”的最大测量值,可以采取的方法有换用更大量程的弹簧测力计(换用体积更小的木块、换用密度更大的物块等)(写出一种即可)。思路点拨待测物体为木块,其密度小于水的密度,浸入水中后会漂浮在水面,无法浸没,故设计了如图乙所示的实验方案,利用定滑轮改变力的方向,向下将木块拉入水中,直至浸没,这样就可以利用等效替代法了,木块的体积与其排开液体的体积相等,即V木=V排。利用弹簧测力计测出木块的重力,进而算出其质量m;利用弹簧测力计、水和细线的组合可以测出木块在水中受到的浮力,关键要对木块进行受力分析,木块受竖直向下的拉力、重力和竖直向上的浮力,通过读取此时弹簧测力计的示数,即木块受到的拉力,求出木块受到的浮力F浮=G木+F拉和F浮=ρ液V排g,进而求出木块排开水的体积V排,V木=V排;最后利用测密度原理ρ= 带入公式进行整理即可。分析如何增大“密度计”的最大测量值,可以利用表达式ρ液= 进行分析,得出答案。mVGFVg拉木木高分秘籍特殊物质的密度测量往往跟特殊的测量方法相结合,要求学生从物质的特点出发设计实验,能力层次要求更高。计算时往往结合数学中的方程知识、体积公式等,实质上也是对学科渗透能力层面的考查。3.小强观察到学校在硬化路面时,工人师傅用振动器在混凝土上来回振动,他想这样做可能是为了增大混凝土的密度,于是他用天平、量筒和细沙等器材做了如下实验:(1)他用调好的天平按图中的顺序进行实验,根据图中数据可知道,量筒中细沙质量是110g,体积是50cm3,细沙的密度是2.2×103kg/m3。(2)接下来他将量筒内的细沙压实(合理即可)并抹平,发现体积变小,由此判断所测细沙密度变大,从而验证了他的想法。