6.3 测量物质的密度
第1课时 用天平和量筒测密度
1.深入理解密度的概念，认识量筒，会使用量筒测物体体积.
2.通过探究活动学会测量液体和固体的密度.
量筒的使用
预习课本第117页内容，完成下列问题：
1.单位体积某种物质的质量叫物质的密度，密度的计算公式是ρ=m/V.
2.规则形状物体，如：长方体金属块体积可以用刻度尺测量.不规则形状物体，如牛奶、小石块的体积可以用量筒测量.
3.量筒的容积单位一般是 mL ，也有使用cm3作单位的.它们之间的换算关系是1mL=1cm3.
量筒使用方法：
1.如何用量筒测液体体积？
2.如何用量筒测形状不规则的固体体积？例如：如何测一小石块的体积？说说你的方法.
用“排水法”测物体体积时，量筒中液面呈凹形，读数时要以凹形的底部为准，且视线要与液面相平，与刻度线垂直.
1.下列是不同量筒的量程和分度值，小明同学要测量出密度是0.8g/cm3的酒精100g，则应选择(C)
A.50mL，5mL B.100mL，2mL
C.250mL，5mL D.400mL，10mL
2.向量筒中倒进一些水，读出这些水的体积是V0，将矿石浸没在量筒中，测出矿石和水的总体积V，则矿石的体积为V-V0(不考虑矿石吸水).
测量液体和固体的密度
阅读课本第118页，完成下面问题：
测量一种物质的密度，一般需要测量它的质量和体积.然后利用公式ρ=m/V，计算出物质的密度.
1.用天平和量筒如何测量盐水密度？
(1)实验器材：天平、量筒、烧杯、足量盐水；
(2)原理是：ρ=m/V；
(3)方法步骤：
①用天平测烧杯和适量盐水的总质量m1；
②把烧杯中的一部分盐水倒入量筒中，读出量筒内盐水体积V；
③称出烧杯和剩余盐水的总质量m2；
④计算出量筒内盐水的质量m=m1-m2；
⑤求出盐水的密度ρ=(m1-m2)/V.
2.用天平和量筒如何测小石块的密度？
(1)实验器材：天平、砝码、量筒、水、细线；
(2)方法步骤：
①用天平称出石块的质量为m；
②向量筒内倒入一定量的水，记录水的体积为V1；
③将石块用细线系住全部浸没在水中，记录水和石块的总体积为V2；
④石块的密度ρ=m/(V2-V1).
对以上你设计的实验方法进行评估如果石块吸水，则V2的测量值偏小，石块密度的测量值比真实值大.
1.量筒不能放在天平上进行测量.
2.测量时尽量通过合理的实验顺序来减小实验数据的误差.
3.有测量液体密度专用仪器——密度计，学浮力时会研究到.
1.用天平和量筒测量食用油密度的实验中，不必要且不合理的是(A)
A.用天平称出空烧杯的质量
B.将适量的食用油倒入烧杯中，用天平测出杯和油的总质量
C.将烧杯中的油倒入量筒中读出油的体积
D.用天平测出倒掉油以后烧杯的质量
2.下面是小明在测铁块密度时的主要步骤，请你写出正确的操作步骤序号DCBEA.
A.将m、V代入公式中，算出铁块密度ρ
B.铁块用细线拴好轻轻放入水中，测出水和铁块的总体积V2
C.在量筒中倒入一部分水，测出水的体积V1
D.用天平称出铁块的质量m
E.根据数据V1、V2算出铁块的体积V
3.张明和王芳合作，进行“测定盐水的密度”的实验.
实验器材：天平(含砝码)、量筒、烧杯、盐水.
实验步骤：
步骤①：用天平测出空烧杯的质量m1；
步骤②：将盐水倒进烧杯，用天平测出装有盐水的烧杯总质量m2；
步骤③：将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，读出盐水的体积V；
步骤④：计算出盐水的密度.
他们收拾好实验器材后，一起对实验过程进行了评估：
张明说：我们的实验原理正确，实验器材使用恰当，操作过程规范，读数准确，计算无误，得出的盐水密度是准确的.
王芳说：在操作过程中，我发现有一点儿盐水沾在烧杯内壁上，这样，尽管我们操作规范、读数准确、计算无误.但我们测量得到的数据还是有了误差，导致计算的结果也有误差.
张明认真思考后，同意了王芳的意见.然后，他们一起继续探讨如何改进实验方案，尽量减小测量的误差.
根据张明和王芳对实验过程的评估，请你回答：
（1）王芳这里所指的“测量误差”是在上述步骤的第 ③ 步骤产生的，导致了盐水体积读数偏小(填“偏大”或“偏小”)，从而使得盐水密度的计算结果偏大(填“偏大”或“偏小”).
（2）为了减小实验的误差，必须从质量和体积两方面的测量进行控制.根据张明和王芳的意见分析，在不增加实验器材的条件下，提出你的实验设计方案，使实验结果的误差达到最小.实验步骤是：
步骤①：将盐水倒进烧杯，用天平测出装有盐水的烧杯总质量m1；
步骤②：将烧杯中的盐水部分倒入量筒中，测出盐水的体积V；
步骤③：测出烧杯和剩余盐水质量m2；
步骤④：计算出盐水的密度ρ=(m1-m2)/V.
第2课时 利用变式实验测密度
1.替代法测密度.
2.其他方法测密度.
替代法测密度
完成下面习题：
1.天平也可以测体积.若已知物质的密度，用天平测出其质量，即可利用公式V=m/ρ求出物体的体积.
2.量筒也能测质量.若已知物质的密度，用量筒测出其体积，即可利用公式m=ρV求出物体的质量.
小明用天平、大杯、小杯和密度为ρ的水测一石块的密度.
①天平平衡时如图所示，石块的质量m石=67g；
②小明测量石块的体积步骤如下：
A.测出空小杯的质量m1；
B.把装了水的大杯和空的小杯如图放置；
C.把石块缓缓放入大杯中，大杯中部分水溢进小杯；
D.测出承接了溢出水的小杯的总质量m2.
请你指出步骤B的错误之处：大杯中的水没有装满，导致用排水法测得的石块体积偏小.
③用本题中出现过的物理量的符号表示石块体积为(m2-m1)/ρ；石块密度为m石ρ/(m2-m1)(设步骤B中的错误已改正).
在缺少量筒的情况下，用替代的方法，也能测出物质的密度，例如在缺少量筒的情况下，常用水的体积来替代被测物体的体积.而水的体积是用天平先称出其质量后，运用V水=m水/ρ水计算得来，这样就不需要量筒了.
将一质量为158g的金属块投入盛满水的溢水杯中，金属块完全浸没，测出溢出水的质量为20g.由此可知，金属块的体积是20cm3，金属块的密度是7.9×103kg/m3.
其他方法测密度
1.蜡的密度小于水，放在水中会漂浮，如何测密度小于水的固体体积？
2.对于溶解于水的物质的体积又该如何测量？
“饱和溶液法”测溶解于水的物质的密度：
像白糖、食盐这样溶解于水的物质，其体积也无法直接用排水法测量，我们可以先用“饱和溶液法”测量出它的体积，进而测量出它的密度.下面，以食盐为例，介绍一下这种测量方法.
①用天平测量出适量的食盐的质量，记作m1；
②在量筒中加入适量的水，然后加入足量的食盐，充分搅拌，直至食盐不再溶解，量筒底有少量食盐晶体为止，此时量筒中的液体为食盐的饱和溶液，读出溶液和剩余食盐晶体的总体积，记作V1；
③把测量好的食盐加入量筒中，读出此时溶液和食盐的总体积，记作V2，则食盐的体积为V=V2-V1；
④食盐的密度ρ=m1/(V2-V1).
3.吸水物质的密度的测定：取一吸水物质，如一小块砖.
①用天平先称出它的质量m；
②在量筒中放入一定量的水，将砖块用细线吊着没入量筒里的水中，让它充分吸水；
③待砖块吸足水后，通过增、减水量，使量筒内的水面与某个整数刻度线相齐，记下这个数值V1(如图a所示)；
④把砖块从量筒中提出水面滴干后，再观察此时量筒中剩余的水量V2(如图b所示)；
⑤那么，砖块的体积V=V1-V2；
⑥求得砖块的实际体积，再根据测得的砖块的质量，就可计算出砖块的密度ρ=m/(V1-V2).
密度比水大的物质可采用“溢杯法”测量其体积，密度比水小的物质可采用“压入法”或“沉锤法”，吸水物质体积可采用排水法，或先让物体吸足够的水(前提是吸水后物体自身体积不发生变化)再采取“溢杯法”测体积.
1.不用量筒，只用天平，如何称出5毫升的水银来？
解：水银的密度是13.6g/cm3，5毫升水银质量为5×13.6g=68g.用天平称68g水银即可.
2.不用天平，只用量筒，如何量出100克酒精来？
解：100g酒精体积V=m/ρ=100g/（0.8g/cm3）=125cm3=125mL，用量筒量取125mL酒精即可.
3.某班同学收集到一块火山岩(质地疏松、吸水性强)标本，他们使用天平、盛水量筒和粗绳测火山岩的密度时，出 现不规范操作：
(1)用粗绳扎住这块火山岩，浸没在量筒的水中测它的体积.
(2)测量过程中观察量筒读数时，视线均与液面边缘相平.
(3)测火山岩体积时发现火山岩吸水性很强.
(4)测完火山岩体积后，将其取出立即放在天平的盘中称量.
上述有些操作会造成测量值偏大或偏小，其中造成测量值偏小的步骤(1)（3）(填序号).
分析：本题所测的石块——火山岩，与平常的石块不同，火山岩质地疏松，吸水性强，在用排水法测它的体积时 易造成偏差，这种偏差主要是：
①对质量测量的偏差.先放入水中测体积后，火山岩吸收了较多的水，再测质量时，火山岩的质量测量值比真实值大；
②体积测量偏差.当干的火山岩放入水中后吸收了较多水，使得量筒中的水变少，示数增加的值偏少，测量得到的火山岩体积的测量值比真实值小.
就上述实验设计出现的问题，请你提出改进意见并设计出合理的实验方法：
①不应该用粗绳，因为选用粗绳也要考虑它的体积，会对标本体积测量产生误差，导致标本体积偏大；
②在任何时候读数都是读水的凹液面，而不是液面边缘，读液面边缘会导致标本体积偏大；
③矿石吸水性强，水被吸到矿石中后导致读数体积比实际体积偏小；
④由于矿石吸水，立即称量导致质量偏大.
改进方法(仅供参考)：
①用天平测出火山岩的质量m；
②先用细线系住火山岩放入水中浸泡至不再吸水为止(达到饱和状态)，再用排水法测出其体积V；
③用密度计算公式ρ=m/V计算密度.
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