各种测金戒指密度的方法大解密

摘 要：学生学习的物理知识很多，单涉及测定密度的方法就很多，学生一时无法适从。通过下面的一次探究过程，学生不仅能够将测定密度的多种方法掌握，而且还能找出各种方法的优劣，从而减小误差，得出正确的结论。通过此次探究过程，学生认识到合作的重要性，物理方法选择的重要性。

关键词：密度；自主探究；交流与合作

一次小迪的妈妈旅游时买了一枚金戒指，不知真假，小迪想帮助妈妈。

小迪和她的好朋友小欣、小敏、小尧、小军五人一起来完成这项任务。物理老师给他们提供以下器材：50cm3的量筒一个；量程为2.5N，最小分度值为0.05N的弹簧测力计一个；最小砝码为5g，标尺的最小刻度为0.1g的托盘天平一架，还有小烧杯一个，足量的细线和水、溢水杯等。

他们经讨论：认为从这些器材中选用一部分进行测量，设计一个最佳的实验方案，使测量结果尽量准确。（1）写出选用的器材；（2）写出主要的实验步骤；（3）推导出计算戒指密度的表达式。

经过搜集，他们共找出这些测量密度的方法：

一、常规方法测密度

方法（实验1）：器材：天平（含砝码）、量筒、烧杯、线、水

步骤：（1）用天平测出戒指的质量m；（2）在量筒中倒入适量的水，测出水的体积V1；（3）将戒指用细线拴好，放在盛有水的量筒中，（排水法）测出总体积V2。

二、特殊方法测密度

特殊方法一（实验2）：器材：天平（含砝码）、细线、小烧杯、溢水杯和水

步骤：（1）用天平测出戒指的质量m1；（2）测出空烧杯的质量m2；（3）把金戒指放在盛满水的溢水杯中，用烧杯接住溢出的水，测出溢出的水和烧杯的总质量m3。

特殊方法二（实验3）：器材：天平（含砝码）、细线、小烧杯、水

步骤：（1）用天平测出戒指的质量m1；（2）测出盛满水的烧杯的总质量m2；（3）把金戒指放在盛满水的杯中，待水溢出后擦干杯外壁，测出金戒指、水和烧杯的总质量m3。

特殊方法三（实验4）：器材：天平（含砝码）、细线、小烧杯、水

步骤：（1）用天平测出戒指的质量m1；（2）测出盛满水的烧杯的总质量m3；（3）把金戒指放在盛满水的杯中，把金戒指从水中拿出，测出剩余水和烧杯的总质量m2。

特殊方法四（实验5）：器材：天平（含砝码）、细线、小烧杯、水

步骤：（1）用天平测出戒指的质量m1；（2）测出盛水的烧杯的总质量m2；（3）把金戒指掉着悬挂放在盛水的杯中，测出水和烧杯的总质量m3。

小迪和她的小组利用器材进行实验。戒指的质量m=5.21g。实验1：往量筒倒入50.0ml的水；将戒指放入量筒中，水面几乎不变。所以此方法不行。实验2：空烧杯的质量为28.20g；将溢水杯盛满水，戒指放入水中，没有水流入烧杯中。此方法也不行。实验3：注满水烧杯的质量m2=103.30g；放入戒指后，总质量为m3=107.60g；利用公式求出戒指密度为5.725g/cm3。实验4：注满水烧杯的质量m3=103.30g；放入戒指后，再将戒指拿出来，测出剩下水和烧杯的总质量为m2=102.35g；利用公式求出戒指的密度为5.48g/cm3，和上次的实验结果差不多。实验5：往烧杯中放入适量的水，测出总质量为m2=74.31g；将戒指悬挂在水中，测出此时质量m3=74.60g；算出戒指密度17.97g/cm3。实验结果小迪感到还算满意。

通过此次实验探究，小迪小组得到了以下的一些收获：

收获一：通过本次的实验探究，把密度、浮力等知识及仪器的使用等知识有机结合起来，知识容量和综合程度大大提高。分析能力、综合能力、设计实验能力、科学探究能力和科学方法等得到了一次较好的锻炼。

收获二：以后测戒指的密度可以这样做：用精密天平直接测量戒指的质量，取一小烧杯盛适量水，并置于精密天平上，再用细绳拴住戒指，并小心悬于水中，天平显示质量增加，稍稳定后读取这个增加值。要注意的是这里由于水分挥发、水体晃动等原因，往往得不到一个稳定的示数，放入戒指约3-5秒后读个中值就行了。

收获三：如何更加减小实验誤差：用不易挥发性的液体代替水；用支架固定丝线，以免受的晃动影响准确性；天平的精确度也在一定程度上影响测试的准确性。实验方法决定实验的成败。

收获四：通过此次探究激发了学习和探究物理的积极性，培养了发散思维和创造性思维能力，自主探究能力得到了提升。小组成员把实验设计出来，都想主动地把实验演示给大家观摩，每个成员都希望得到大家赞许而得到满足成功感。当实验成功时，会得到成员的掌声与敬慕；当实验失败时，虽然没有掌声，成员们会伸出友谊之手，在精神上鼓励。在实验中小组成员可以相互探讨、相互磋商、相互学习，从而达到共同成功、共同提高的愿望！

作者简介：周永海（1972.11—），男，汉族，江苏海安，大学本科，初中教师，中小学高级教师。

编辑 刘瑞彬