密度測(cè)定的三種基本方法.doc

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密度的測(cè)定的三種基本方法 一：質(zhì)量體積法——測(cè)定密度的基本方法 根據(jù)密度的定義ρ=m/v可知：只要能測(cè)出物體的質(zhì)量和體積，就可以計(jì)算出物質(zhì)的密度。這種方法用到的主要測(cè)量工具是天平和量筒。下面分固體和液體兩種情況加以分析。 1：固體密度的測(cè)定 1、先測(cè)質(zhì)量后測(cè)體積？ （1）如果物塊可以沉于水中：先在量筒中放入適量的水，記下體積V1，然后用細(xì)線系好待測(cè)物塊慢慢放入水中浸沒(méi)，并且抖動(dòng)幾下細(xì)線，排去物塊周?chē)降臍馀?，讀出總體積V2，則物塊的體積V=V2-V1（放入物塊時(shí)不能有水濺出）。 （2）如果物塊不能沉于水中：一種方法可以用細(xì)鐵絲或小鋼針將物塊按入水中，其它方法同上。還可以用小鐵塊輔助下沉法：先用細(xì)線系好小鐵塊放入量筒的水中，記下總體積V1，然后取出小鐵塊并和待測(cè)物塊捆在一起放入量筒的水中，記下總體積V2，待測(cè)物塊的體積是V=V2-V1（這種方法要保證不要有水損失）。 （3）如果待測(cè)物體溶解于水時(shí)，可以考慮用細(xì)砂或其它粉狀物體來(lái)代替水完成體積的測(cè)定，既讓待測(cè)物塊“浸沒(méi)”在細(xì)砂等粉狀物體中。 當(dāng)然，上面所說(shuō)的物塊都是比較小的。如果是測(cè)量鉛球的密度怎么辦呢？用天平和量筒是肯定不行的。我們必須用生活中的桿秤或磅秤來(lái)測(cè)量質(zhì)量；用溢水杯、燒杯、水才能測(cè)量它的體積：取一只大小合適的溢水杯并裝滿水，然后將待測(cè)物塊放入水中，用燒杯接住溢出的水，再用量筒分次測(cè)出水的總體積，就是鉛球的體積。 2：液體密度的測(cè)定 考慮到液體很難從容器中完全倒出而造成的誤差，我們可以先將燒杯中裝有適量的待測(cè)液體，用調(diào)節(jié)好的天平測(cè)出它的總質(zhì)量M1，然后將部分液體倒入量筒中（最好使體積為整數(shù)，方便密度的計(jì)算），讀出體積V，最后再測(cè)出燒杯及剩余液體的總質(zhì)量M2，則液體的密度ρ=（M1-M2）/V。 假如先測(cè)液體體積，然后將液體倒入燒杯中測(cè)質(zhì)量，會(huì)由于液體倒不干凈而使質(zhì)量測(cè)量值偏小。 3：沒(méi)有量筒時(shí)的密度測(cè)定 由于水的密度是已知的，在缺少量筒時(shí)我們可以用水、燒杯、天平來(lái)代替量筒完成體積的測(cè)定。（這種方法要求水的密度必須是準(zhǔn)確的） (1)測(cè)液體的密度 取兩只同樣的燒杯，在相同的位置做一個(gè)標(biāo)記，然后用天平測(cè)出每只燒杯的質(zhì)量M0；再將燒杯中分別裝入水和待測(cè)液體到標(biāo)記處（保證液體的體積相等），測(cè)出它們的總質(zhì)量M水和M液，則：V液=V水=（M水-M0）/ρ水 ρ液=（M液-M0）ρ水/（M水-M0）。（當(dāng)然也可以用一只燒杯分兩次完成上述實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)中只要水的密度準(zhǔn)確，這種方法其實(shí)很簡(jiǎn)單。 (2)測(cè)固體的密度 固體的質(zhì)量可以用天平直接測(cè)量，測(cè)量固體的體積可以有下面兩種方法。 (a)在燒杯中注入適量的水用天平測(cè)出質(zhì)量M1，不要取下燒杯，直接用細(xì)線系著物塊吊入水中，使物體全部浸入水中但不接觸容器底（吊著物體懸浮在水中）；再調(diào)節(jié)砝碼和游碼使天平平衡，讀出天平的示數(shù)M2（天平讀數(shù)增加的部分其實(shí)就是左盤(pán)中物體排開(kāi)水的質(zhì)量）。由于物塊的體積等于排開(kāi)水的體積，所以V物=（M2-M1）ρ水。 (b)取一只溢水杯并注滿水，將待測(cè)物體浸入水中（如果不能沉入，可以用細(xì)鐵絲按入），用燒杯接住溢出的水，并用天平測(cè)出燒杯中水的質(zhì)量M水，則V物=M水/ρ水。 二：浮力法測(cè)密度 由于物體在液體中受到的浮力大小與液體的密度有關(guān)（阿基米德原理），我們可以考慮用浮力的方法來(lái)測(cè)定物質(zhì)的密度。 1：測(cè)固體的密度 (1)對(duì)于密度比水大的物體可以用稱(chēng)重法來(lái)完成：先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體在空氣中的重力G，然后用彈簧測(cè)力計(jì)吊著物體浸入水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)G*，則M物=G/g V物=V排=F浮/ρ水g=（G-G*）/ρ水g p物=Gρ水/（G-G*）。 （2）對(duì)于密度比水小的物體可以用“漂浮測(cè)質(zhì)量、沉底測(cè)體積”的方法來(lái)完成：先在量筒中放入適量的水，記下體積V1，然后將物體放入水中漂浮，讀出總體積V2，由于漂浮時(shí)F浮=G物，所以M物=（V2-V1）ρ水；再用細(xì)鐵絲將物體壓入水中，記下總體積V3，則V物=V3-V1，這樣物體的密度p=（V2-V1）ρ水/ （V3-V1）。 利用這種方法還可以測(cè)橡皮泥的密度：先將橡皮泥做成小船狀，讓它漂浮在水中，測(cè)出橡皮泥的質(zhì)量；然后將它做成實(shí)心塊狀，放入水中沉底，測(cè)出它的體積即可（方法同上）。利用這種方法還可以測(cè)玻璃瓶以及其它碗狀物體的密度。 如果是一些形狀規(guī)則的柱體，我們還可以直接用刻度尺測(cè)算密度：先用刻度尺測(cè)出它的高H，然后放入水中漂浮，測(cè)出它在水外面部分的高度h，由于漂浮時(shí)F浮=G物，所以則ρ水g（H-h）S=ρ物gHS （S為長(zhǎng)方體的底面積）ρ物=（H-h）ρ水/H。 2：測(cè)液體的密度 （1）最簡(jiǎn)單的方法是用密度計(jì)直接測(cè)量。注意的是測(cè)密度比水大的液體時(shí)，要用密度計(jì)中的重表；測(cè)密度比水小的液體密度時(shí)，要用密度計(jì)中的輕表。密度計(jì)的原理是：物體漂浮時(shí)，F(xiàn)浮=G物，所以ρ液gV排=G物，密度計(jì)的重力是一定的，根據(jù)密度計(jì)排開(kāi)液體體積的多少就可以間接知道液體密度的大小。 （2）同樣也可以用稱(chēng)重法來(lái)測(cè)定密度：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出一個(gè)密度大于水和待測(cè)液體的物塊的重力G，然后用彈簧測(cè)力計(jì)吊著物塊分別浸沒(méi)水和液體中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)G水和G液，則G-G水=ρ水gV排，G-G液=ρ液gV排，ρ液=（G-G液）ρ水/（G-G水）。 （3）我們還可以用密度已知的、能漂浮待測(cè)液體中的物塊來(lái)測(cè)定：取一個(gè)長(zhǎng)方體、能漂浮在待測(cè)液體中的物塊，用刻度尺測(cè)出它的高H，然后放入待測(cè)液體中漂浮，測(cè)出物塊在液體外面部分的高度h，則ρ液g（H-h）S=ρ物gHS （S為長(zhǎng)方體的底面積）ρ液=Hρ物/（H-h） 三：壓強(qiáng)法測(cè)液體密度 由于液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與液體自身深度成正比，所以我們可以利用液體的壓強(qiáng)來(lái)測(cè)液體的密度。 1：U型管法：在U型管一側(cè)注入已知密度的水，在另一側(cè)注入待測(cè)液體（此液體不能互溶于水），用刻度尺分別測(cè)出水和液體的分界面到水面的高度H水、到待測(cè)液體的液面高度H液。則ρ水gH水=ρ液gH液，所以ρ液=H水ρ水/H液 2：海爾法：將圖中的海爾管（一端一個(gè)開(kāi)口，另一端兩個(gè)開(kāi)口的連通玻璃管）兩個(gè)開(kāi)口的那端分別插入水和待測(cè)液體中，（水面和液體面盡可能相平）在海爾管的單口端用抽氣機(jī)適當(dāng)抽氣，當(dāng)水和待測(cè)液體上升到一定的高度后，用刻度尺分別測(cè)出管內(nèi)的水柱和液柱高度H水和H液。則ρ水gH水+P內(nèi)=P0=ρ液gH液+P內(nèi)（P0為外界大氣壓，P內(nèi)為抽氣后海爾管內(nèi)的氣壓）所以ρ液=H水p水/H液。 總之，測(cè)定物質(zhì)密度的方法有很多，且靈活多變，但基本思路就是上面的三種：質(zhì)量體積法，浮力法測(cè)密度；壓強(qiáng)法測(cè)液體密度。