密度測量方法歸類分析

顧姚民

測量密度的原理是[ρ=mV]，即測量物體的質量m和體積V，再利用[ρ=mV]計算密度，本文以測量固體密度與液體密度為例，歸納幾種測量密度的方法。

一、測量固體密度

測量固體密度時，質量m可以利用天平直接測量，而體積V是最難測量的，這里主要講解以下四類物質測量體積的方法。

1.“排水法”常規測量體積：用天平測量固體質量m，在量筒中倒入適量水，讀出體積V1，將固體輕輕放入量筒中，使其被水浸沒，讀出體積V2，則固體的體積[V=V2-V1];

2.“等效替代法（溢水法）”測量不規則大固體體積：將固體輕輕放入裝滿水的燒杯中，同時用另一容器承接溢出的水，測量出溢出的水的體積V，即為固體體積;

3.“針壓法”或“墜物法”測量漂浮固體體積：用細針將漂浮物體全部壓入水中，水前后的體積差即為固體體積;或將較重的物體與待測物體拴在一起，再利用“排水法”測固體體積;

4.“互不相溶”法測量易吸水固體體積：將易吸水固體與互不相溶物質充分混合，水前后的體積差即為固體體積，如測量砂糖體積時可以與面粉充分混合。

例1（2020·貴州·黔南）小強同學在家中自主學習，他利用家庭實驗室的器材欲測一小石塊的密度，他可用的器材有：托盤天平（含砝碼）、燒杯、細線、水和小石塊。

（1）在燒杯中放入適量的水，用細線拴住小石塊，將小石塊浸沒于水中，在水面到達的位置上作標記，用天平測出水和燒杯總質量m1;

（2）將小石塊從水中取出，用天平測出剩余水和燒杯的總質量m2;

（3）向燒杯中加水到標記處，再用天平測出此時水和燒杯的總質量m3;

（4）上述實驗過程可簡化為圖1所示，小石塊的質量m石 = ;

（5）設水的密度為ρ水，則小石塊體積的表達式：V石 = （用所測物理量的字母表示），小石塊密度的表達式：ρ石 = （用所測物理量的字母表示）;

（6）如步驟（2）中取出小石塊時帶走了一些水，小強所測的小石塊質量 （選填“大于”“小于”“等于”）小石塊的真實質量。

答案：（4）[m石=m1-m2] （5）[m3-m2ρ水] [m1-m2m3-m2?ρ水] （6）大于

二、測量液體密度

測量液體密度時體積V可以利用量筒直接測量，質量m是最難測量的，測量方法如下：先用天平測燒杯和液體的總質量m1，再將燒杯中的部分液體倒入量筒中，讀出量筒內液體的體積V，最后用天平測燒杯和剩余液體的質量m2，則液體密度為[ρ=m1-m2V]。

測量液體密度往往會遇到缺少量筒的問題，當有水可以借助時，可以利用“等體積法”來測量液體體積，即液體體積等于水的體積，如圖2所示，液體質量[m液=m3-m1]，水的體積即為瓶的容積[V液=V水=m2-m1ρ水]，液體密度表達式為[ρ液=m3-m1m2-m1?ρ水]。

例2（2020·北京）測量某種液體密度的主要實驗步驟如下，請回答下列問題。

（1）用調節好的天平測量燒杯和液體的總質量，當天平再次平衡時，如圖3甲所示，燒杯和液體的總質量為 g;

（2）將燒杯中的部分液體倒入量筒中，如圖3乙所示，量筒中液體的體積為 cm3;

（3）用天平測出燒杯和杯內剩余液體的總質量為74 g;

（4）計算出液體的密度為 g/cm3。

答案：（1）122? ?（2）60? ?（4）0.8

其實液體密度的測量方法遠不止上面幾種，還有利用浮力知識測量密度、借助杠桿測量密度等，還有待同學們在未來的學習過程中不斷總結歸納，進而完善對測量液體密度知識的理解與掌握。