浅析石块密度的特殊测量方法.doc

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1、探宪石煥欄庆的特球測量龙海六中陈永其纵观近儿年来的初中物理试题，己出现了不少构思新颖、富有探究性的实验题，臂如有关密度的特殊测量,特别是关于石块密度的特殊测量。本文主要针对石块密度的五种特殊测量方法,进行分析比较以及误差的讨论。题目如下：在探究石块密度的实验中，小明同学准备了以下实验仪器：一台已调节好的天平、减码.一个没有刻度的小烧杯.一支量筒.一个已系好细线的小石块和足量的水。但在实验中，由于量筒出现破裂不能测量，你是否还能测出该石块的密度？若能，请写出你的实验方法及其表达式.（IX具体步骤：①、②、③、（2）、表达式：V=p=

2、试题分析：这是一道考查学生实验设计能力和探究能力的好题，但I丄I于缺少实验必耍的测最工具一一量筒，大多数学生无从入手。如何用天平"称”出石块的体积就是解题的关键，老师可以引导学生猜想思考：当石块浸没在水中时，石块排开水的体积匕斥与石块体积孑相等，只要能用天平测出石块排开水的质量加挣即可。具体公式推导：心心=些P水一、实验的设计与操作从课堂上13位学生所上交的设计实验来看，方法一和四的学生人数分别是9人、4人。这也比较符合-•般的思维习惯，设计思路明确，但是这两种方法的准确性较差。我通过讲述和分析他们所设计实验的不足后，一些学生对方

3、法一进行改进，并调報操作设计出方法二。我为了引入方法三，便抓住学生的好奇心提问：“若烧杯没有装满水，你能不能使水从杯匚I溢出，而口水不会附着在烧杯的外壁呢？”大多数学生顿时茫然，我就刻意地拿起没有装满水的烧杯，并倾斜将水倒出。部分学生顿时领悟，思维的火花受到了激发，师生间产生了共鸣。在此基础上，我引入方法五，利用浮力知识受力分析进行讲解，提高学生的分析能力。方法一、（如图一1）步骤：1、用天平测出石块的质量加2、将小烧杯装满水，用天平测出烧杯和水的总质量〃〃3、将石块放入水中浸没，待水溢出后，取出石块，用天平测出烧杯和剩余水的总质

4、量加2农达式：V=P=Q水°水"一叫方法二、（如图一2）步骤：1、用天平测出石块的质量加2、将石块放入烧杯中，往烧杯中倒满水并取出石块，用天平测出此时烧杯和水的总质量3、再将烧杯装满水，用天平测出烧杯和水的总质最加2mim2图一2表达式:方法三、（如图一3）步骤：1、用天平测出石块的质量用2、往烧杯中加入适量的水，用天平测出烧杯和水的总质量加/3、将烧杯移至实验桌边缘倾斜一定角度，直至水将耍从杯口溢出时，将石块放入水中浸没,待水溢出后，収出石块，用天平测出烧杯和剩余水的总质量刃2表达式:v=mx-m1mP=P水mx—m2方法四、（

5、如图一4）步骤：1、2、3、^77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777^mi,m2用天平测出石块的质量加往烧杯中加入适量的水，用天平测出烧杯和水的总质量将石块放入水屮浸没，记下水而上升到的位置，取出石块，再将水缓慢加入烧杯中直至记下的位置，用天平测出此时烧杯和水的总质量牝图一4mP=。水—mxm2Fn=m2g山阿基米徳原理FkG推可得：加辔="匕一加/图一6▼G总=mg+gg图一7表达式:。水方法五、（如图一5）步骤：1、用天平测出石块的质量加2、

6、往烧杯中加入适量的水，用天平测出烧杯和水的总质量加/3、将石块放入水中浸没，用一个竖直向上的拉力尸将石块提起（仍浸没在水中）,天平测出此吋的“总质量”加2表达式：y=“附：石块体积的推导过程如图一6对石块进行叉力分析得：F=G_F殍=mg_F浮如图一7将烧杯、水和石块视为一个整体进行受力分析得:F二G总—Fn—（ni+nt/—ni2）g根据上面得受力分析可得:F^=g则石块体积：y=J%=?—=竺二乞P水P水二、数据的记录与处理为了能更准确地测量石块的密度，实验时采用圆柱体纽中的铝圆柱代替石块进行实验。铝圆柱密度等性质与石块相近，

7、并以铝圆柱的密度作为参考标准。铝圆柱的规格：“27g、10cm",则它的密度內=2.7g/cm3物理量质量(g)mi(g)加2(g)体积V(cm3)密度P(g/cm3)相对误差s方法一2796.587.78.83.06813.63%方法-•2787.396.69.32.9037.52%方法三2775.064.710.32.6212.92%方法四2770.080.910.92.4778.26%方法五2770.080.210.22.6471.96%注：①、上述五种不同的实验方法均操作三次，测量的实验数据取三次的平均值进行计算。%1、表

8、格中的相对误差可以用来衡量各种实验的准确程度，其表达式：8=xlOO%三、实验的分析与论证°。1、方法一是本题的参考答案，也是多数学生所能想到的方法，但它的实验操作不具有可行性，它主要存在以下川方面的缺陷：%1、装满水的小烧杯不容易在天平的托盘上取