【第6.05讲】密度测量的6大妙招
Manage episode 436767664 series 3074256
【第6.05讲】密度测量的6大妙招
同学们好!欢迎来到物理老师讲物理。
这一讲我们讨论如何测量物质的密度。我总结了6大妙招,有此6招,几乎可以将密度测量的难题一网打尽。
测物质的密度有多种方法,以后还会继续谈。今天我们只谈利用密度的定义ρ=m/V来测量密度。由ρ=m/V可知,只要测出某物体的质量m,和它的体积V,就可以算出该物质的密度啦。质量可以用天平测量,这个我们已经学过了,很简单。所以问题就只剩下,如何测体积了。测体积,听起来很简单,具体情况还是比较复杂的。
最简单的两种情况,就是液体的体积或者形状规则的固体的体积。不需要什么特别的妙招。
液体的体积可以直接用量筒测量。
形状规则的固体。比如一个球形的铁球,或者一个长方体形状的木块等等。测它们的体积,只需要量出其边长、直径,然后就可以用相应的体积公式计算出来。
如果是形状不规则的固体,比如一块小石头,该怎么办呢?
乌鸦喝水的故事,听过吧?乌鸦够不着瓶里的水,就向水里扔石头,石头会把水位抬高。咱们也可以借鉴这个办法。将小石头放到水中,然后看看水的体积增加了多少,石头排开水所增加的体积就是石头的体积啦。我们可以把这种方法简称为“排水法”。
妙招1:排水法。针对形状不规则的固体,如果能在水中下沉,且不溶于水,可用排水法间接的测出其体积。具体做法是:
(1)先往量筒中倒入适量的水,读出水的体积V1;
(2)再将小石头用细线拴住,缓慢地浸没到量筒的水中,读出石头和水的总体积V2;
(3)用V2减去V1,就是石头的体积。
注意:加入量筒中的水要适量,适量的意思就是,水量足以浸没固体,并且固体浸没后,水面又不超过量筒的量程。
如果是在水中漂浮的物体,又怎么办呢?比如一个不规则形状的小木块。
妙招2:既然它不沉,那我们就想办法帮助它沉下去。可以用一根很细的针或者铁丝,把木块压到水里去。因为针很细,针占的体积可以忽略,体积计算方法跟刚才讲的“排水法”是一样的。
你还能想到别的什么方法吗?
妙招3:还可以在木块上绑一个重物,比如绑一个铁块,也能帮助它沉到水下去。只是这个时候你需要考虑这个铁块的体积了,具体的做法是:
(1)首先还是往量筒中加入适量的水,再将铁块单独沉入水中,读出水和铁块的体积V1;
(2)取出铁块,将铁块与被测的木块绑在一起,沉入水中,读出此时量筒水位的读数V2;
(3)用V2减去V1,也就是木块的体积。
上面说的方法,都只适合于体积较小,可以放入量筒中的物体,如果是量筒装不下的物体怎么办呢?
妙招4:较大的不溶于水的固体,可以用溢水法。所谓“溢水法”,就是在溢水杯中装满水,再将物体浸没在溢水杯的水中,水自然会溢出。我们接住溢出的水,然后用量筒测量溢出的水的体积,这个体积就是被测物体的体积啦。
如果你没有溢水杯,用一个倾斜的烧杯装满水,也可以起到同样的效果。另外,溢出的水最好能直接流入量筒中,这样可以减少损失,如果由另一容器中转,测出的体积容易偏小。
那如果是吸水的固体,比如一块陶瓷,能不能用排水法呢?
妙招5:吸水材料它的体积应该是,排开水的体积再减去吸收水的体积。如果直接用排水法测体积会使体积测量值偏小,密度的测量值偏大。怎么办呢?如果你测量时动作够快,物体还没来得及吸多少水,就已经测完了,那这点小误差就可以忽略掉了。更精确的做法呢,是先让它吸饱水,再用排水法测量体积。注意要在它吸水之前,先称出它的质量。
如果可溶于水的物体,比如一块冰糖,又有什么办法呢?
妙招6:物体溶于水会有一个饱和的浓度,达到饱和之后再添加就不会继续溶解了。对于可溶于水的固体,用其饱和溶液来替代水,就可以使用“排水法”了。还有一种办法,就是用面粉或者细砂来代替水,这些变通的办法都可以测出其体积。
【小结一下】
利用ρ=m/V来测量密度,由于质量很容易用天平测量,所以问题转化为如何测量体积的难题。
针对不同的被测物,体积测量有6大妙招,其根本原理都是出自“排水法”,但是需要根据被测物的具体情况,灵活变通。如果被测物不沉于水,就需要用针压,或者绑重物,帮助其下沉;如果量筒装不下,就用溢水杯代替,同样还是测量排出水的体积;如果被测物自身能吸水,就让它先吸饱水再测体积;如果被测物能溶于水,就用饱和溶液或者面粉、细砂之类的代替水。总有一招能解决问题。
【思考题】
利用密度的定义式ρ=m/V测密度,如果只有天平,没有量筒,能测出密度吗?
下一讲再见!
【备课手稿】
45 episodios