中考物理“物質密度測量”實驗探究題備考策略

◎ 聶繼紅 裴巖巖

一、引言

縱觀歷年中考物理實驗探究題,力學必考一道題。力學部分實驗探究主要有物質密度測量、影響摩擦力大小的因素實驗、影響浮力大小因素實驗、運動和力的關系實驗、影響動能大小因素實驗、杠桿平衡條件實驗、測定機械效率實驗等[1]。“物質密度測量”實驗對問題的分析和對結論的表達,是對學生進行全面的科學素養和綜合能力的考查,是中考物理的重點內容,也常常成為試卷的難點所在。[2]

二、物質密度測量

1.測量工具。密度測量的常用工具是量筒(量杯)、天平。

2.天平的使用。

使用天平應注意事項以下幾點:

(1) 將天平應放置在水平的桌面上,調整游碼應歸零。

(2) 調節平衡螺母,使指針對準分度盤中央刻度線。

(3) 左托盤放稱量物,右托盤放砝碼。砝碼要用鑷子夾取,添加砝碼時,從估計稱量物的最大值開始加砝碼,逐步減小。加減砝碼并移動游碼,直到天平平衡。物體的質量=砝碼+游碼。

3.固體密度的測量。步驟如下:

(1) 用天平稱量固體的質量m;

(2) 在量筒中倒入適量的水,測量出水的體積V1;

(3) 用細線系住固體,慢放浸沒在水中,測量出固體與水的總體積V2;

(4) 計算固體的密度:ρ=

4.液體密度的測量。步驟如下:

(1) 用天平測量出燒杯的質量m1;

(2) 將適量的液體倒入燒杯中,用天平測量出燒杯與液體的總質量m2;

(3) 將燒杯中的液體倒入量筒中,測量出量筒中液體的體積V;

(4) 計算液體的密度:ρ=

5.實驗探究。

(1) 量筒讀數方法:讀數時視線要與量筒內凸液面(如水銀)的頂部或凹液面的底部(如水) 相平。

(2) 測量易吸水的固體物質的體積時,由于物質的吸水性使測得的體積偏小,從而導致密度的測量值偏大。

(3) 先測固體體積,再測固體質量,由于固體上沾水使測得的質量偏大,從而導致密度的測量值偏大。

(4) 調節天平時,應先將游碼移動到稱量標尺左端零刻度處,再去調節平衡螺母,使指針指在分度標尺中央紅線處,或指針在中央紅線左右擺動幅度相同即可。(左偏右調)

(5) 稱量過程中要用鑷子夾取砝碼,左物右碼,先大后小,最后移動游碼,直到天平平衡。

(6) 如果砝碼有缺損,所測物體質量比實際質量偏大。

(7) 實驗中將最小的砝碼5g 放入天平右盤后,發現中央分布盤的指針向右偏,那么接下來的操作應該是:先把最小為5g 得砝碼拿走,然后再移動游碼。

三、中考考點

四、中考真題

1.(2020·無錫市·中考真題) 小紅利用托盤天平(最大測量值200g。分度值0.2g),量筒,水、食鹽,燒杯、白紙、滴管、勺子等器材配置鹽水,步驟如下:

(1)調節天平時,將天平放在水平臺面上,將游碼移至標尺左端的“0”刻度線處,若此時指針偏向分度盤中央刻度線的左側,應將平螺母向______調節,使指針對準分度盤中央的刻度線。

(2)為稱量出2g 鹽,小紅先將一張白紙放在天平左盤上,僅移動游碼,天平再次平衡時,游碼示數如圖甲所示,則白紙的質量為______g;接下來,應該先將游碼移至______g 處,再用勺子向左盤的白紙上逐漸加鹽,直至天平再次平衡。

(3)用量筒量取50mL 的水,并全部倒入燒杯中,再將2g 鹽全部倒入燒杯中(假設加鹽后燒杯中水的體積不變),則小紅所配置的鹽水密度為______g/cm3。

(4)小紅發現可以用實驗中的天平和燒杯制作“密度計”。她測出空燒杯的質量為50g。然后在燒杯中加水,使燒杯和水的總質量為100 g,并在水面位置處做好標記,如圖乙所示。測量液體密度時,將待測液體加至“標記”處,用天平稱量出燒杯和液體的總質量m。為方便使用該“密度計“,小紅做了如下的使用說明:

①圖丙中橫坐標表示m,縱坐標表示待測液體密度ρ。請在圖丙的坐標系中畫出ρ-m圖像,并在坐標軸上標出ρ的最大值______。

②理論上,該“密度計”可以鑒別密度差異不小于______g/cm3的液體。

【答案】右;0.4;2.4;1.04;見詳解;0.004

【詳解】

(1) [1] 由題意可知,將天平放在水平桌面上,且將游碼移到標尺左端的“0”刻度線處,此時指針偏向分度盤中央刻度線的左側,由“右偏左調,左偏右調”的規則可知,應將平螺母向右調節,使指針指向分度盤中央的刻度線。

(2) [2] [3] 從圖甲可知,標尺的分度值為0.2g,則白紙的質量為0.4g,要稱量出2g 鹽,可以先將游碼移至2.4g 處,再用勺子向左盤的白紙上逐漸加鹽,直至天平再次平衡。

(3) [4] 水的體積V水=50mL=50cm3,由ρ=可得,水的質量

m水=ρ水V水=1.0g/cm3×50cm3=50g

則鹽水的質量

m鹽水=m水+m鹽=50g+2g=52g

則小紅所配置的鹽水密度

ρ鹽水==1.04g/cm3

(4) [5] 由題意可知,空燒杯的質量m0=50g,然后在燒杯中加水,使燒杯和水的總質量m1=100g,則燒杯內水的質量

m水=m1-m0=100g-50g=50g

燒杯內水的體積V水=50cm3,測量液體密度時,將待測液體加至“標記”處,使用天平稱測量出燒杯和液體的總質量m,則液體的體積V液=V水=50cm3,則燒杯內液體的質量

m液=m-m0=m-50g

液體的密度

ρ液=-1.0g/cm3

因此,待測液體的密度ρ液,與燒杯和液體的總質量m的關系是一次函數,當燒杯內沒有液體時,m=50g,液體的密度ρ液=0,當燒杯和水的總質量為100g時,液體的密度ρ液=1.0g/cm3,當托盤天平稱量達到最大測量值200g時,液體的密度最大,即ρ液=3.0g/cm3,則ρ-m圖像如圖所示:

[6] 由托盤天平的分度值0.2g可知,該“密度計”可以鑒別液體質量的差異為0.2g,則該“密度計”可以鑒別密度差異

Δρ==0.004g/cm3

2.(2019·徐州市·中考試題) 小華用彈簧測力計、燒杯、水、薄塑料袋測量醬油的密度。

(1) 測量前,應檢查彈簧測力計指針是否指在______刻度線上。

(2) 把適量的醬油裝入塑料袋,排出空氣后扎緊口,用彈簧測力計測出重力為3.6 N;然后用彈簧測力計提著塑料袋浸沒在水中,如圖所示,彈簧測力計示數為_____N。

(3) 水的密度為1×103kg/m3,則可算出醬油的密度為______kg/m3。

(4)小華想用上述器材繼續測量白酒的密度,但白酒的密度比水小.請幫她想出一個可行的辦法并簡要說明:__________。

【答案】0;0.6;1.2×103;將適量水裝入塑料袋用彈簧秤提著浸沒在白酒中。

【詳解】 第一空,使用彈簧測力計前,首先要調整零位,也就是檢查指針是否指在0 刻度線上;

第二空,由圖可知,該彈簧測力計得分度值為0.2N,指針指在0 刻度線下方3 格,因此示數為0.6N;

第三空,裝入醬油的塑料袋浸沒在水中,忽略塑料袋的體積,那么醬油的體積等于排開水的體積,

即V醬油=V排,

醬油的重力G醬油=mg=ρ醬油gV醬油=3.6N

__________①;

醬油浸沒在水中時,受到的浮力,F浮=G-F拉=3.6N-0.6N=ρ水gV排_______②,

聯立①②解得,ρ醬油=1.2×103kg/m3;

第四空,白酒的密度比水小,可以用塑料袋裝水,燒杯裝白酒,將裝水的塑料袋浸沒在白酒中,從而測出白酒的密度。

五、中考備考策略

從歷年中考實驗探究題可以看出,中考命題在全面考查學生基礎的同時,注重理論和實際相結合,注重學科的內在聯系和知識的綜合,注重對學生運用所學的基礎知識和技能分析問題、解決問題能力的考查,注重實驗與探究能力、創新意識的考查。這就要求在實驗教學中要注意培養問題意識及分析思維能力和應用知識能力,激發起學生的創新精神和科學探究能力[3]。

重視基礎實驗的拓展、延伸。中考實驗試題都能在課本中找到原型,實驗的基本原理和研究方法一定來自課本,但又不是機械地照搬課本上的實驗,而是對基礎的、關鍵的實驗進行改造、遷移、創新與拓展。在實驗的方案、選材、廣度、方法、條件、內容、應用和評估等方面對實驗加以改變、拓展與延伸。因此,在認真細致做好每個實驗的同時,要深刻體會和領悟每個實驗的原理和意圖,努力思考這些實驗有哪些方面可以拓展與延伸,還有哪些可能的改進方案,還有哪些能變換的條件,大力培養學生“見異求同,見同求異”的能力與意識,培養學生的核心素養和關鍵能力[4]。