测量固体和液体的密度

测量固体和液体的密度物理实验三固体和液体的密度测定实验三固体和液体的密度测定【实验目的】1.了解物理天平的构造原理，掌握其调整和使用方法。

2.学习用流体静力称衡法测定不规则固体的密度。

3.了解比重瓶测密度的原理，掌握其使用方法。

【实验仪器】物理天平、砝码、比重瓶、铝块、石蜡块、酒精、水、细线。

【实验原理】若一个物体的质量为m，体积为V，则其密度为mV （1）可见，通过测定m和V可求出ρ，m可用物理天平精确称量，而物体体积的精确测量在密度测量中是个主要问题，可根据实际情况，采用不同的测量方法。

（一）流体静力称衡法测不规则固体的密度浸在液体中的物体要受到向上的浮力。

根据阿基米德原理，物体在液体中受到的浮力，等于它所排开液体的重量F0Vg （2）式中0是液体的密度；当物体全部浸没在液体中时，排开液体的体积V就是物体的体积；g为重力加速度。

如果将固体物体（如待测的铝块）分别在空气中和全部浸没在液体（纯净水）中称衡，可得到两个重量mg和m1g，此时物体在液体中受到的浮力为F mg m1g0Vg （3）由此可得，物体的密度mm m1 （4）式中m是物体在空气中称衡时相应的质量；m1是物体全部浸没在液体中称衡时相应的质量。

如果被测物体的密度小于液体的密度（如待测的蜡块），为使被测物体全部浸没在液体中，可采用在被测物体下面拴一重物的方法[如图1]。

实验时，分别进行三次称衡。

首先在空气中直接称衡被测物体的质量m0。

再将被测物体置于液面之上，而重物全部浸没在液体中称衡[如图1（a）]，此时天平砝码质量为m2。

最后把被测物体连同重物一起全部浸没在液体中，进行称衡[如图1（b）]，此时天平砝码质量为m3。

则物体在液体中所受浮力为F(m2m3)g0Vg （5）因此，物体密度为m0m2m3 （6）（二）比重瓶法测定液体密度对液体密度的测定可用流体静力“称量法”，也可用“比重瓶法”。

比重瓶如图2所示。

在比重瓶注满液体后，当用中间有毛细管的塞子塞住时，多余的液体就从毛细管溢出，这样瓶内盛有的液体的体积就是固定的。

测量密度的常用方法原理: ρ= m / v基本方法：用天平称出固体或液体的质量；用量筒（量杯）、刻度尺等测体积；由密度公式ρ= m / v 计算密度。

其中的关键在于掌握测量固体体积和液体质量的方法，现介绍如下：一、 测固体的密度1. 计算法：形状规则的固体，可用刻度尺测出物体有关数据（如长、宽、高或半径），然后根据体积 公式算出物体体积。

例1. 为了测一长方体金属块的密度，小明用直尺量得其长、宽、高分别为5cm ，2cm ，1cm ，然后用调好的天平称量出金属块的质量是27.2g ，求此金属块密度。

解：设金属块长、宽、高分别为a 、b 、c则金属块的体积V=abc=5cm ×2cm ×1cm ＝10cm金属块的密度ρ= m / v=27.2g /10cm =2.72g/cm2. 排水法：密度大于水、体积较小的物体，可在量筒（量杯）中装入适量水V ，再将物体浸入量筒 （量杯）中，读出水和物体总体积V ，则物体的体积V=V －V 。

例2. 下面是小丽在测量一块矿石密度时的主要步骤：（1）请你帮她按正确的操作顺序将序号排列出来： B A C D A.倒入量筒中一部分水，记下这些水的体积V B.用天平测出矿石的质量mC.将矿石放入量筒中，测出矿石和水的总体积VD.将各步的数据填入下表中，利用密度公式求出矿石密度。

3. 按压法或配重法：密度小于水、体积较小的物体，可利用细针将物体的整体压入水中，或者将被测 物体与一个重物相连，这样被测物体就被重物“拉”入水中。

接下来的操作与排水法测体积相似， 利用前后体积差即可得出物体体积。

例3. 利用天平和量筒测量密度比水小的塑料块密度。

解析：本实验关键是如何测出密度比水小的塑料块的体积 方法一 用细针尖把塑料块按压入水中，实验步骤： （1）用天平测出塑料块的质量m（2）往量筒中倒入一定量的水，并记下水的体积V （3）把塑料块放入水中，并用针尖将塑料块按入水中，记下水面到到达刻度V 塑料块体积为V=V —V （4）根据公式ρ= m / v=m/（v – v ）求出塑料块密度。

测密度的方法测量密度的方法颇多,在此略略介绍几种测量密度的方法,供大家参考。

一、利用密度计测密度测量液体的密度时，可将密度计放入待测液体中〔液体应有足够的深度〕，待密度计稳定后，可直接从密度计上读出液体的密度。

二、利用密度的定义测物质的密度由密度的定义式ρ=m/v可知，要求到物质的密度，必需先直接或间接测出物体的质量和体积，再根据ρ=m/v计算出物质的密度。

其测量的方法有：〔一〕有天平，有量筒测物质的密度例1：现有天平、量筒、细线、水和金属块，请说出测金属块密度的办法和表达式。

过程与方法：(1)、用天平称出金属块的质量m；(2)、在量筒中加适量水，记下水面所对刻度V1；(3)、用细绳系住金属块放入量筒中，记下水面上升后所对刻度V2。

表达式：ρ=m/〔V2-V1〕例2：现有天平、量筒、烧杯和盐水，如何测出盐水的密度？写出其表达式。

过程与方法：(1)、在烧杯中装入适量的盐水，用天平测出其总质量m1；(2)、将烧杯中的盐水倒部分到量筒中，再用天平测出剩下的盐水与烧杯的总质量m2；(3)、测出量筒中盐水的体积V。

表达式：ρ=(m1-m2)/V例3：现有天平，量筒、河沙、水、生石灰能否用上述器材测出生石灰的密度，写出其表达式。

过程与方法：(1)、用天平测出生石灰的质量m；(2)在量筒中装入适量河沙，将生石灰放入量筒后再向量筒中放入适量的河沙，记下这时的体积V1；(3)、取出生石灰后，记下这时的体积V2。

表达式：ρ=m/(V2-V1)说明：对于生石灰这类会与水反应的物质，不能选择“排水法〞测体积，只可用“排沙法〞，“排油法〞等方法测体积。

例4：现有石蜡块、水、针、天平、量筒，试测出石蜡的密度。

过程与方法：(1)、用天平测出石蜡块的质量m；(2)、在量筒中装入适量的水，记下这时的体积V1；(3)、用针扎石蜡块让其浸没量筒里的水中，记下这时量筒里的体积V2。

表达式：ρ=m/〔V2-V1〕说明：对于漂浮物体，虽不能直接用排水法测物体体积，但可采用针扎或下吊重物拉的方法让其浸没水中来测出其体积，从而测出其密度。

密度的测定的三种基本方法一：质量体积法——测定密度的基本方法根据密度的定义ρ=m/v可知：只要能测出物体的质量和体积，就可以计算出物质的密度。

这种方法用到（1）如果物块可以沉于水中：先在量筒中放入适量的水，记下体积V1，然后用细线系好待测物块慢慢放入水中浸没，并且抖动几下细线，排去物块周围吸附的气泡，读出总体积V2，则物块的体积V=V2-V1（放入物块时不能有水溅出）。

（2）如果物块不能沉于水中：一种方法可以用细铁丝或小钢针将物块按入水中，其它方法同上。

还可以用小铁块辅助下沉法：先用细线系好小铁块放入量筒的水中，记下总体积V1，然后取出小铁块并和待测物块捆在一起放入量筒的水中，记下总体积V2，待测物块的体积是V=V2-V1（这种方法要保证不要有水损失）。

（3）如果待测物体溶解于水时，可以考虑用细砂或其它粉状物体来代替水完成体积的测定，既让待测物块“浸没”在细砂等粉状物体中。

当然，上面所说的物块都是比较小的。

如果是测量铅球的密度怎么办呢用天平和量筒是肯定不行的。

我们必须用生活中的杆秤或磅秤来测量质量；用溢水杯、烧杯、水才能测量它的体积：取一只大小合适的溢水杯并装满水，然后将待测物块放入水中，用烧杯接住溢出的水，再用量筒分次测出水的总体积，就的天平测出它的总质量M1，然后将部分液体倒入量筒中（最好使体积为整数，方便密度的计算），读出体积V，最后再测出烧杯及剩余液体的总质量M2，则液体的密度ρ=（M1-M2）/V。

（这种方法要求水的密度必须是准确的）(1)测液体的密度取两只同样的烧杯，在相同的位置做一个标记，然后用天平测出每只烧杯的质量M0；再将烧杯中分别装入水和待测液体到标记处（保证液体的体积相等），测出它们的总质量M水和M液，则：V液=V水=（M水-M0）/ρ水ρ液=（M液-M0）ρ水/（M水-M0）。

（当然也可以用一只烧杯分两次完成上述实验）实验中只要水的密度准确，这种方法其实很简单。

(2)测固体的密度固体的质量可以用天平直接测量，测量固体的体积可以有下面两种方法。

测密度的方法1.器材：天平，量筒（测任何物体密度）步骤：直接测量物体的体积和质量，利用公式ρ=m/v2.器材：天平，刻度尺（测量规则固体密度）步骤：先根据v=sh，计算固体的体积，再根据ρ=m/v计算密度3.器材：弹簧测力计，量筒（测任何物体密度）步骤：根据G=mg,m=G/g计算质量，用量筒测量密度，利用公式ρ=m/v4.器材：密度计（测液体密度）步骤：直接测量液体密度5.器材：刻度尺，规则几何形状固体（测液体密度，液体ρ固﹤ρx且ρ固﹤ρ水）,水步骤：（此测量方法原理类似于密度计）将此固体放入水中，固体漂浮，用刻度尺计算此固体浸没在水中部分的体积V固，再将此固体放在被测液体中，固体仍然漂浮，用刻度尺计算出这时固体浸没在水中的体积V固2，因为两次都是漂浮，所以浮力都等于固体重力，固体重力不变，所以两次浮力相等，再根据阿基米德原理F=ρ液gV排，列出两次浮力箱等的公式ρ水gV排=ρX gV排，所以ρXρ水26.Ⅰ器材：连通器，刻度尺，另一种已知密度的液体ρ0（测量不溶于已知液体的另一种液体的密度ρx）步骤：先装入一种已知密度的液体，再向一端加入待测液体，假设连通器中间有一薄叶片（即深蓝色部分），下叶片会静止，所以受到平衡力左右，两侧压强相等，而虚线以下两部分是同种液体，压强一定相等，所以会产生高度差的原因是上面两部分，h1和h2部分的压强应该相等，才能使液面静止，液体压强P=ρgh,两侧压强相等列出等式：ρ0gh1=ρx gh2，h1和h2可用刻度尺测出，解这个方程，便可得到待测液体的密度。

Ⅱ器材：水槽，玻璃管，薄塑料圆片，水（测量液体密度ρX）璃管下面，将其放入水中，因为受到水的压强的作用，薄叶片不会下落，这时薄叶片受到水的压强的深度为h2，这时向玻璃管h2，因为玻璃管里没有液体时薄片静止，是因为受水的向上的力和破璃管的支持力相等，而当刚要下落时受到的是平衡力是水向上的力和破璃管内液体向下的力，因为两个力的受力面积相等，两种液体给薄叶片的压强相等，列出公式ρ水gh2=ρX gh1，整理后得到ρρ水7.器材：弹簧测力计，另一种已知密度的液体ρ0（测量个体密度，且必须ρ固﹥ρ0）步骤：先在空气中测量固体重为G ，再用弹簧测力计吊着固体浸没在已知密度的液体中，弹簧测力计示数F 拉，F 浮=G-F 拉代入F 浮=ρ0gv 固ρ0gv 固=G-F 拉所以V固m=G/g ……② ρ固=m/V 固……③，将①和②代入③式， 得到ρ固ρ08.Ⅰ器材：量筒，水（测量固体密度，当ρ固﹤ρ水） 步骤：1.V1，2.V2，3.V3，在第二次时，固体是飘浮，所以浮力等于重力。

测量固体和液体的密度 固体和液体的密度在日常生活中的应用非常广泛，测量固体和液体的密度的方法有很多种，归类来看可分为：①常规测量法，②专用仪器测量法，③代替器材测量法，④转换测量法，⑤等效测量法。

(一)题根解析要测量固体和液体的密度，首先想到用专门的测量仪器，如密度计，密度秤等。

接着想到要测量物体的质量和体积，用公式Vm =ρ来进行计算。

再就想到不是常规的器材，利用别的器材来代替测量，如测量质量通常用天平，用弹簧测力计测量出重力，用公式g G m =计算出质量。

最后可能还能利用转换成测量压强、浮力的方法来计算密度，利用等效的方法间接测量.1. 固体的密度常规测量法：用量筒(或刻度尺)测量固体体积、用天平测出固体质量，用公式Vm =ρ来进行计算。

例1.（2014•白银）测量一小块形状不规则的矿石密度有多大，可用天平、量筒、水和细线进行．（1）在调节天平时，发现指针偏向分度盘中央刻线的左侧，为使天平衡量平衡，应将右侧的平衡螺母向______________端调节．（2）由图（丙）可知，矿石质量m=______________g ．通过计算可知矿石的密度ρ=______________kg/m 2．解析：（1）天平使用前调节平衡时，要调节平衡螺母，规则是“右偏左调，左偏右调”，即指针向右偏就向左调平衡螺母，指针向左偏就向右调平衡螺母，调左侧的还是右侧的平衡螺母都一样．（2）左盘中物体质量等于右盘中砝码质量加游码示数；用量筒进行排水法测物体体积时，物体的体积等于物体和水的总体积减去水的体积；物体的密度等于物体的质量除以物体的体积．解答：（1）指针偏向分度盘中央刻线的左侧，根据“右偏左调，左偏右调”的规则，应将平衡螺母向右调．（2）游码对应的刻度值，标尺每一个大格代表1g ，每一个小格代表0.2g ，游码对应的刻度值是3.4g ；矿石的质量：m=20g+3.4g=23.4g ．矿石的体积：V=V 2﹣V 1=30ml ﹣20ml=10ml=10cm 3．（3）矿石的密度：ρ=V m ==2.34g/cm 3=2.34×103kg/m 3． 2. 液体的密度常规测量法：用量筒测量液体体积、用天平测出液体质量，用公式V m =ρ来进行计算。

测密度的方法测密度的方法1）常规法（天平量筒法）测固体密度：不溶于水（密度比水大ρ=m/v天平测质量，排水法测体积；密度比水小，按压法、捆绑法、吊挂法、埋砂法）。

溶于水；饱和溶液法、埋砂法测液体密度：ρ=m/v天平测质量，量筒测体积注意事项：天平的使用（三点调节，法码、游码使用法则），m、v测量次序，量筒的选择。

（2）仅有天平测固体（溢水法）m溢水=m1－m2、v溢水=（m1－m2）/ρ水、v 物=v溢水=（m1－m2）/ρ水、ρ物=ρ水m物/（m1－m2）测液体的密度（等体积法）m液体=m2－m1（m2－m1）、m水=m3－m1、v液=v水=（m3－m1）/ρ水、ρ液=m液/v液=ρ水（m2－m1）/（m3－m1）（3）仅有量筒量筒只能测体积。

而密度的问题是ρ=m/v，无法直接解决m的问题，间接解决的方法是漂浮法。

V排=V2－V3、V排=V3－V1、G=F浮、ρ物gv物=ρ液gv排若ρ液已知，可测固体密度、ρ物=ρ液（V2－V1）/（V3－V1）；若ρ物已知，可测液体密度、ρ液=ρ物（V3－V1）/（V2－V1）；条件是：漂浮。

（4）仅有弹簧秤m物=G/g、F浮=G－F、ρ液gv物=G－F；若ρ液已知，可测固体密度、ρ物=ρ液G/（G －F）；若ρ物已知，可测液体密度、ρ液=ρ物（G－F）/G；条件：浸没，即ρ物〉ρ液。

密度测量还有很多其他方法如杠杆法、连通器法、压强法等。

根据密度的定义：密度=物体的质量/物体的体积直接测量法,测体积和质量间接测量法,测和已知密度物质的关系密度的测量利用测量流体压力用压差法测量密度：利用放射性镉109测量流体的密度密度的测量方法2008-04-10 16:33密度的测量方法1. 只用量筒测量密度小于液体的物质的密度（放入液体中漂浮的物体）漂浮的物体受到的浮力（物体排开的液体受到的重力）等于重力。

利用量筒测量漂浮的物体排开液体的体积，可以测出物体受到的浮力，从而知道物体的重力和质量。

实验三 固体和液体的密度测定【实验目的】1．熟练掌握物理天平的构造原理及调整和使用方法。

2．掌握液体静力“称量法”测定固体和液体密度。

【实验原理】若一个物体的质量为m ，体积为V ，则其密度为Vm =ρ （3-1） 可见，通过测定m 和V 可求出ρ，m 可用物理天平称量，而物体体积则可根据实际情况，采用不同的测量方法。

对于形状规则、密度均匀的固体，可用游标卡尺之类的量具测量其线度，再用公式计算其体积。

对于形状不规则的物体、小粒状固体、液体，可用下述方法测量其体积，从而计算出它的密度。

1．用液体静力“称量法”测量密度（1）固体密度的测量（a ）能沉于水中的固体密度的测定所谓液体静力“称量法”，即先用天平称被测物体在空气中质量m 1，然后将物体浸没在水中，称出其在水中的质量m 2，如图3－1所示，则物体在水中受到的浮力为 F ＝ (m 1－m 2)g （3-2） 根据阿基米德原理，浸没在液体中的物体所受浮力的大小等于物体所排开液体的重量。

因此，可以推出F ＝ρ0Vg （3-3） 其中ρ0为液体的密度（本实验中采用的液体为水）；V 是排开液体的体积亦即物体的体积。

联立（3-2）和（3-3）式可以得21ρm m V -= （3-4） 由此得 1012m m m ρρ=- （3-5） （b ）浮于液体中固体的密度测定待测物体的密度比液体小时，可采用加“助沉物”的办法，如图3-2所示，“助沉物”在液体中而待测物在空气中，称量时砝码质量为m 1。

待测物体和“助沉物”都浸入液体中称量时如图3-3所示，砝码质量为m 2，因此物体所受浮力为(m 1－m 2)g。

若物体在空气中称量时的砝码质量为m ，物体密度为012m m m ρρ=- （3-6）（2）液体密度的测量若某固体在空气中用天平称量的质量为m 1，浸没在水中的视质量为m 2，浸没在待测液体中的视质量为m 3，设固体的体积为V ，室温下水的密度为ρ0，待测液体的密度为ρ液，按阿基米德原理，可得120m g m g V g ρ-= 和13m g m g V g ρ-=液 由上二式得13012m m ρρm m -=-液 （3-7） 由此可见，液体静力“称量法”测密度的实质，是利用阿基米德原理，将对体积的测量，变为对质量的测量，因为质量可用天平直接测量，并且可按实际需要选用物理天平或分析天平来较准确地测量，因此这种方法具有比较简单和可靠的优点，特别是对于外形不规则的固体更为适用。