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少仪器 有办法

作者:邱石军    来源:《初中生周报》    2010-10-8

 

根据密度的公式,要测出物体的密度,就要测出物体的质量和体积,对于固体物质,质量一般要由天平测量,而体积则多数情况下采用“排水法”,用量筒测量。但在某些情况下,缺少一些重要的测量仪器,怎样测量呢?举例说明:
1.给你一架无砝码,无游码,已调好的等臂天平和一个量杯、细绳,一些细沙及适量的水,请测出一块小矿石的密度。
  要求写出实验步骤及要测量的物理量
  推出用所测物理量表达矿石密度的表达式
解析用量杯可以测矿石的体积。无砝码,无游码的天平,不能直接测物体的质量,怎样测质量呢?从题中条件分析,①要利用天平等臂的特点,即天平两端质量相同时,天平平衡。②物体的质量可以用另一盘中水的质量来代替。具体操作如下:
  (1)在天平一个盘内放量杯,另一个盘内放沙子使天平平衡
  (2)在放沙子的盘内放矿石,在量杯内加水直至天平平衡,记下此时量杯内水的体积V
  (3)把量杯取下来放适量水,记下此时水的体积V0,把用细线拴好的矿石投入量杯内的水中,记下此时量杯内水的体积V1
  (4)则由(1)(2)得m=mV
  由(3)得V=V1-V0
  
ρ=m/V=ρV/(V1-V0)
  2.给你天平、砝码、烧杯、水、细线,设计一个测一小块金属密度的方案。
  解析根据题中条件,质量可利用天平测量,没有量筒或量杯怎样测体积呢?可以想到利用“等积法”,谁和金属块等积呢?当然是水。采用“满溢法”,可测出被金属块排出的水的体积,这就是金属块的体积。 
步骤如下:
(1)用天平测出小金属块的质量m
(2)用天平测出烧杯和适量水的质量m1 
(3)将烧杯倾斜到水刚好流不出来,将石块用细线吊着浸没其中,溢出一部分水,再取出石块。

   (4)用天平测出烧杯和剩余水的总质量为m2
   (5)则ρ=m/V=m/[(m1-m2)/ρ]=mρ/(m1-m2)