密度测量方法归类分析

顾姚民

测量密度的原理是[ρ=mV]，即测量物体的质量m和体积V，再利用[ρ=mV]计算密度，本文以测量固体密度与液体密度为例，归纳几种测量密度的方法。

一、测量固体密度

测量固体密度时，质量m可以利用天平直接测量，而体积V是最难测量的，这里主要讲解以下四类物质测量体积的方法。

1.“排水法”常规测量体积：用天平测量固体质量m，在量筒中倒入适量水，读出体积V1，将固体轻轻放入量筒中，使其被水浸没，读出体积V2，则固体的体积[V=V2-V1];

2.“等效替代法（溢水法）”测量不规则大固体体积：将固体轻轻放入装满水的烧杯中，同时用另一容器承接溢出的水，测量出溢出的水的体积V，即为固体体积;

3.“针压法”或“坠物法”测量漂浮固体体积：用细针将漂浮物体全部压入水中，水前后的体积差即为固体体积;或将较重的物体与待测物体拴在一起，再利用“排水法”测固体体积;

4.“互不相溶”法测量易吸水固体体积：将易吸水固体与互不相溶物质充分混合，水前后的体积差即为固体体积，如测量砂糖体积时可以与面粉充分混合。

例1（2020·贵州·黔南）小强同学在家中自主学习，他利用家庭实验室的器材欲测一小石块的密度，他可用的器材有：托盘天平（含砝码）、烧杯、细线、水和小石块。

（1）在烧杯中放入适量的水，用细线拴住小石块，将小石块浸没于水中，在水面到达的位置上作标记，用天平测出水和烧杯总质量m1;

（2）將小石块从水中取出，用天平测出剩余水和烧杯的总质量m2;

（3）向烧杯中加水到标记处，再用天平测出此时水和烧杯的总质量m3;

（4）上述实验过程可简化为图1所示，小石块的质量m石 = ;

（5）设水的密度为ρ水，则小石块体积的表达式：V石 = （用所测物理量的字母表示），小石块密度的表达式：ρ石 = （用所测物理量的字母表示）;

（6）如步骤（2）中取出小石块时带走了一些水，小强所测的小石块质量 （选填“大于”“小于”“等于”）小石块的真实质量。

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

二、测量液体密度

测量液体密度时体积V可以利用量筒直接测量，质量m是最难测量的，测量方法如下：先用天平测烧杯和液体的总质量m1，再将烧杯中的部分液体倒入量筒中，读出量筒内液体的体积V，最后用天平测烧杯和剩余液体的质量m2，则液体密度为[ρ=m1-m2V]。

测量液体密度往往会遇到缺少量筒的问题，当有水可以借助时，可以利用“等体积法”来测量液体体积，即液体体积等于水的体积，如图2所示，液体质量[m液=m3-m1]，水的体积即为瓶的容积[V液=V水=m2-m1ρ水]，液体密度表达式为[ρ液=m3-m1m2-m1⋅ρ水]。

例2（2020·北京）测量某种液体密度的主要实验步骤如下，请回答下列问题。

（1）用调节好的天平测量烧杯和液体的总质量，当天平再次平衡时，如图3甲所示，烧杯和液体的总质量为 g;

（2）将烧杯中的部分液体倒入量筒中，如图3乙所示，量筒中液体的体积为 cm3;

（3）用天平测出烧杯和杯内剩余液体的总质量为74 g;

（4）计算出液体的密度为 g/cm3。

答案：（1）122   （2）60   （4）0.8

其实液体密度的测量方法远不止上面几种，还有利用浮力知识测量密度、借助杠杆测量密度等，还有待同学们在未来的学习过程中不断总结归纳，进而完善对测量液体密度知识的理解与掌握。