測定常見物體密度的多種方案

沈大國

學生在學習了測定物體密度方法的基本知識以后，筆者及時地引導學生，研究周圍常見的許多物體，探究測量它們密度的不同方法。學生平時接觸的物體有各種金屬材料，例如：銅、鐵、鋁、金、銀等，還有卵石、瓷磚、塑料、木料、玻璃、泡沫塑料等。它們不僅密度相差大，而且往往形

狀不規(guī)則。為此，筆者給學生介紹了以下測量不同物體密度的方法。

1 固體形狀規(guī)則且質(zhì)量分布均勻，如長方體、正方體、圓柱體等。

方法1

除被測固體外，可選用的實驗器材有：托盤天平和刻度尺。

實驗步驟：

a.用托盤天平測了固體的質(zhì)量m。

b.若是長方體，用刻度尺測出它的長a、寬b、高h，用體積公式V=abh算出它的體積（正方體用刻度尺測出它的邊長a，用體積公式V=a3算出它的體積）。

c.用密度公式ρ=V/m得，固體密度ρ=m/(abh)。（正方體的密度ρ=m/a3）

方法2

若固體直徑小于2cm，除被測固體外，可選用的實驗器材有：

直徑小于2cm的小木塊，細線、量筒（量杯）和盛水燒杯。

實驗步驟：

a.如圖1所示，用細線分別拴好固體和小木塊，把小木塊放入盛有適量水的量筒（量杯）中，讀出水面體積為V1，再把被測固體浸沒量筒（量杯）的水中，水面升到V2，則固體體積V=V2-V1。

b.取出被測固體，放在小木塊上，水面升到V3，則固體質(zhì)量m=ρ水（V3-V1），（即等于它排開水的質(zhì)量）。

c.由密度過ρ=m/V得固體密度ρ=ρ水（V3-V1）/（V2-V1）。

2 形狀不規(guī)則固體密度大于水密度，即ρ＞ρ水，如耳環(huán)、項鏈、戒指、小石塊等。

方法3

若固體直徑小于2cm，除被測固體外，可選用的實驗器材有：托盤天平（砝碼）、量筒（量杯）、細線和盛水燒杯。

實驗步驟：

a.用托盤天平測出固體的質(zhì)量m。

b.將適量的水從燒杯倒入量筒（量杯）中，讀出水面體積為V1，用細線拴好固體放入盛水V1的量筒（量杯）中，水面升到V2，固體體積V=V2-V1。

c.用密度公式ρ=m/V得固體密度ρ=m/(V2-V1)。

方法4

除被測固體外，可選用的實驗器材有：托盤天平（砝碼）、細線和盛滿水的溢水杯。

實驗步驟：

a.用調(diào)好托盤天平測出盛滿水的溢水杯的質(zhì)量m1；

b.用細線拴好固體，放入放滿水的溢水杯中，溢出部分水后，又用托盤天平測出此時杯水和固體總質(zhì)量m2；

c.取出固體，再用托盤天平測出此時溢水杯和水的質(zhì)量m3，固體質(zhì)量m=m2-m3，固體體積V=(m1-m2)/ρ水。

用密度公式ρ=m/V得固體密度ρ=(m2-m3)ρ水/(m1-m2)。

3 形狀規(guī)則的固體密度小于水的密度，即ρ＜ρ水，例如：松木塊、泡沫塊等。

方法5

若固體直徑小于2cm，除被測固體外，可選用的實驗器材有：托盤天平（砝碼）、小鐵塊且直徑小于2cm，細線、量筒（量杯）和盛水燒杯。

實驗步驟：

a.用托盤天平（砝碼）測出被測固體的質(zhì)量m；

b.用細線把被測固體和小鐵塊連在一起，先只把小鐵塊放入盛有適量水的量筒（量杯）中，如圖2，讀出水面體積為V1，再把被測固體和小鐵塊同時浸沒量筒（量杯）中，水面升到V2，被測固體體積V=V2-V1。

c.由密度公式ρ=m/V得固體密度ρ=m/(V2-V1)。

學生們按照以上不同的方法，測定了不同材料的物體的密度，并學會用密度來鑒別不同材料。這樣的實驗設計激發(fā)了學生們的學習興趣，培養(yǎng)了他們解決實際問題的能力。

(欄目編輯王柏廬)