測量固體和液體的密度

黃繼奎

要點提煉

1. 實驗原理：[ρ=mV]。

2. 實驗方案。（1）測密度大于水的不規則較小固體的密度：①用天平測出待測固體質量m；②在量筒中倒入適量的水，讀出量筒的示數V1；③將固體用細線拴住浸沒在盛水量筒中，讀出量筒的示數為V2；④固體的密度[ρ=mV2-V1]。

（2）“取樣法”測液體密度：①在燒杯中倒入適量的待測液體，用托盤天平測出液體和燒杯的總質量m1；②將燒杯中的液體倒入量筒中一部分，讀出量筒中液體的體積V；③用天平測出燒杯和剩余液體的總質量m2；④液體的密度[ρ=m1-m2V]。

拓展提升

1.錯誤實驗方案的影響

（1）在測不規則固體的密度時，若先測物體的體積，再測物體的質量，因物體附著水，測得固體的質量偏大，導致測得物質的密度偏大。

（2）非“取樣法”測量液體的密度：①先測量質量，后測量體積：燒杯內的液體不能全部倒入量筒中（燒杯內壁會沾有液體），導致所測量液體的體積偏小，會使密度的測量值偏大。②先測量體積，后測量質量：量筒內的液體不能全部倒入燒杯中（量筒內壁會沾有液體），導致所測量液體的質量偏小，進而使密度的測量值偏小。

2.固體體積的常用測量方法

（1）柱體：用刻度尺測出邊長，然后利用[V=Sh]求體積。（2）密度大于水的不規則較小固體：用排水法測體積。（3）密度小于水的不規則較小固體：用“墜沉法”或“針壓法”測體積。（4）密度大于水的不規則較大固體：用“溢水法”或“補水法”測體積。

①溢水法：將溢水杯中裝滿水，把固體放入溢水杯中使其浸沒，同時用小燒杯盛接溢出的水，然后用量筒測得溢出水的體積V水，則固體的體積V = V水。

②補水法：使物體浸沒在水中，在水面處作標記，取出物體，加水至標記處，則物體的體積等于加入水的體積。由于物體表面會沾水，該方法測得的體積將偏大。

3. 缺少量筒時有關液體密度的測量

可借助水利用“等體積法”測液體密度：①調好托盤天平，用托盤天平測出空燒杯質量為m0；②在燒杯中裝滿水，用托盤天平測出燒杯和水的總質量為m1；③把燒杯中的水倒盡，再裝滿待測液體，用托盤天平測出燒杯和待測液體的總質量為m2，則待測液體密度[ρ=m2-m0m1-m0ρ水]（[ρ水]已知）。

應用探究

例 （2022·山東·煙臺）在“用天平和量筒測量鹽水的密度”實驗中：

（1）將托盤天平放在水平桌面上，把游碼移到零刻度線處，指針位置如圖甲所示，應向_____________（選填“左”或“右”）調節平衡螺母，直至托盤天平平衡。

（2）繼續進行實驗，記錄數據

a.往燒杯中倒入適量鹽水，測得燒杯和鹽水的總質量m1 = 116 g。

b.如圖乙所示，把燒杯中部分鹽水倒入量筒，讀出量筒中鹽水的體積V = 40 cm3。

c.如圖丙所示，測出燒杯和剩余鹽水的質量m2。

d.計算出鹽水的密度ρ。

請在表格中的①②③位置處填寫相應的數據。

（3）某小組在步驟b中不慎將少量鹽水濺在量筒外面，這個小組測得的鹽水密度會_____________（選填“偏大”或“偏小”）。

解析：（1）托盤天平放在水平桌面上，將游碼移到零刻度線處，指針偏向分度盤的右側，說明左盤輕，此時應該將平衡螺母向左移動，直到橫梁平衡；

（2）由圖丙知，燒杯和剩余鹽水的總質量m2 = 50 g + 20 g + 2 g = 72 g，量筒中鹽水的質量m = m1 - m2 = 116 g - 72 g = 44 g，鹽水的密度[ρ=mV] = [44 g40 cm3] = 1.1 g/cm3；

（3）如圖乙所示，把燒杯中部分鹽水倒入量筒時，若有少量鹽水濺在量筒外面，測得鹽水的體積偏小，質量的測量值是準確的，所以測得的密度值比真實值偏大。

答案：（1）左 （2）72 44 1.1 （3）偏大