中考物理“物质密度测量”实验探究题备考策略

◎ 聂继红 裴岩岩

一、引言

纵观历年中考物理实验探究题,力学必考一道题。力学部分实验探究主要有物质密度测量、影响摩擦力大小的因素实验、影响浮力大小因素实验、运动和力的关系实验、影响动能大小因素实验、杠杆平衡条件实验、测定机械效率实验等[1]。“物质密度测量”实验对问题的分析和对结论的表达,是对学生进行全面的科学素养和综合能力的考查,是中考物理的重点内容,也常常成为试卷的难点所在。[2]

二、物质密度测量

1.测量工具。密度测量的常用工具是量筒(量杯)、天平。

2.天平的使用。

使用天平应注意事项以下几点:

(1) 将天平应放置在水平的桌面上,调整游码应归零。

(2) 调节平衡螺母,使指针对准分度盘中央刻度线。

(3) 左托盘放称量物,右托盘放砝码。砝码要用镊子夹取,添加砝码时,从估计称量物的最大值开始加砝码,逐步减小。加减砝码并移动游码,直到天平平衡。物体的质量=砝码+游码。

3.固体密度的测量。步骤如下:

(1) 用天平称量固体的质量m;

(2) 在量筒中倒入适量的水,测量出水的体积V1;

(3) 用细线系住固体,慢放浸没在水中,测量出固体与水的总体积V2;

(4) 计算固体的密度:ρ=

4.液体密度的测量。步骤如下:

(1) 用天平测量出烧杯的质量m1;

(2) 将适量的液体倒入烧杯中,用天平测量出烧杯与液体的总质量m2;

(3) 将烧杯中的液体倒入量筒中,测量出量筒中液体的体积V;

(4) 计算液体的密度:ρ=

5.实验探究。

(1) 量筒读数方法:读数时视线要与量筒内凸液面(如水银)的顶部或凹液面的底部(如水) 相平。

(2) 测量易吸水的固体物质的体积时,由于物质的吸水性使测得的体积偏小,从而导致密度的测量值偏大。

(3) 先测固体体积,再测固体质量,由于固体上沾水使测得的质量偏大,从而导致密度的测量值偏大。

(4) 调节天平时,应先将游码移动到称量标尺左端零刻度处,再去调节平衡螺母,使指针指在分度标尺中央红线处,或指针在中央红线左右摆动幅度相同即可。(左偏右调)

(5) 称量过程中要用镊子夹取砝码,左物右码,先大后小,最后移动游码,直到天平平衡。

(6) 如果砝码有缺损,所测物体质量比实际质量偏大。

(7) 实验中将最小的砝码5g 放入天平右盘后,发现中央分布盘的指针向右偏,那么接下来的操作应该是:先把最小为5g 得砝码拿走,然后再移动游码。

三、中考考点

四、中考真题

1.(2020·无锡市·中考真题) 小红利用托盘天平(最大测量值200g。分度值0.2g),量筒,水、食盐,烧杯、白纸、滴管、勺子等器材配置盐水,步骤如下:

(1)调节天平时,将天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端的“0”刻度线处,若此时指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,应将平螺母向______调节,使指针对准分度盘中央的刻度线。

(2)为称量出2g 盐,小红先将一张白纸放在天平左盘上,仅移动游码,天平再次平衡时,游码示数如图甲所示,则白纸的质量为______g;接下来,应该先将游码移至______g 处,再用勺子向左盘的白纸上逐渐加盐,直至天平再次平衡。

(3)用量筒量取50mL 的水,并全部倒入烧杯中,再将2g 盐全部倒入烧杯中(假设加盐后烧杯中水的体积不变),则小红所配置的盐水密度为______g/cm3。

(4)小红发现可以用实验中的天平和烧杯制作“密度计”。她测出空烧杯的质量为50g。然后在烧杯中加水,使烧杯和水的总质量为100 g,并在水面位置处做好标记,如图乙所示。测量液体密度时,将待测液体加至“标记”处,用天平称量出烧杯和液体的总质量m。为方便使用该“密度计“,小红做了如下的使用说明:

①图丙中横坐标表示m,纵坐标表示待测液体密度ρ。请在图丙的坐标系中画出ρ-m图像,并在坐标轴上标出ρ的最大值______。

②理论上,该“密度计”可以鉴别密度差异不小于______g/cm3的液体。

【答案】右;0.4;2.4;1.04;见详解;0.004

【详解】

(1) [1] 由题意可知,将天平放在水平桌面上,且将游码移到标尺左端的“0”刻度线处,此时指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,由“右偏左调,左偏右调”的规则可知,应将平螺母向右调节,使指针指向分度盘中央的刻度线。

(2) [2] [3] 从图甲可知,标尺的分度值为0.2g,则白纸的质量为0.4g,要称量出2g 盐,可以先将游码移至2.4g 处,再用勺子向左盘的白纸上逐渐加盐,直至天平再次平衡。

(3) [4] 水的体积V水=50mL=50cm3,由ρ=可得,水的质量

m水=ρ水V水=1.0g/cm3×50cm3=50g

则盐水的质量

m盐水=m水+m盐=50g+2g=52g

则小红所配置的盐水密度

ρ盐水==1.04g/cm3

(4) [5] 由题意可知,空烧杯的质量m0=50g,然后在烧杯中加水,使烧杯和水的总质量m1=100g,则烧杯内水的质量

m水=m1-m0=100g-50g=50g

烧杯内水的体积V水=50cm3,测量液体密度时,将待测液体加至“标记”处,使用天平称测量出烧杯和液体的总质量m,则液体的体积V液=V水=50cm3,则烧杯内液体的质量

m液=m-m0=m-50g

液体的密度

ρ液=-1.0g/cm3

因此,待测液体的密度ρ液,与烧杯和液体的总质量m的关系是一次函数,当烧杯内没有液体时,m=50g,液体的密度ρ液=0,当烧杯和水的总质量为100g时,液体的密度ρ液=1.0g/cm3,当托盘天平称量达到最大测量值200g时,液体的密度最大,即ρ液=3.0g/cm3,则ρ-m图像如图所示:

[6] 由托盘天平的分度值0.2g可知,该“密度计”可以鉴别液体质量的差异为0.2g,则该“密度计”可以鉴别密度差异

Δρ==0.004g/cm3

2.(2019·徐州市·中考试题) 小华用弹簧测力计、烧杯、水、薄塑料袋测量酱油的密度。

(1) 测量前,应检查弹簧测力计指针是否指在______刻度线上。

(2) 把适量的酱油装入塑料袋,排出空气后扎紧口,用弹簧测力计测出重力为3.6 N;然后用弹簧测力计提着塑料袋浸没在水中,如图所示,弹簧测力计示数为_____N。

(3) 水的密度为1×103kg/m3,则可算出酱油的密度为______kg/m3。

(4)小华想用上述器材继续测量白酒的密度,但白酒的密度比水小.请帮她想出一个可行的办法并简要说明:__________。

【答案】0;0.6;1.2×103;将适量水装入塑料袋用弹簧秤提着浸没在白酒中。

【详解】 第一空,使用弹簧测力计前,首先要调整零位,也就是检查指针是否指在0 刻度线上;

第二空,由图可知,该弹簧测力计得分度值为0.2N,指针指在0 刻度线下方3 格,因此示数为0.6N;

第三空,装入酱油的塑料袋浸没在水中,忽略塑料袋的体积,那么酱油的体积等于排开水的体积,

即V酱油=V排,

酱油的重力G酱油=mg=ρ酱油gV酱油=3.6N

__________①;

酱油浸没在水中时,受到的浮力,F浮=G-F拉=3.6N-0.6N=ρ水gV排_______②,

联立①②解得,ρ酱油=1.2×103kg/m3;

第四空,白酒的密度比水小,可以用塑料袋装水,烧杯装白酒,将装水的塑料袋浸没在白酒中,从而测出白酒的密度。

五、中考备考策略

从历年中考实验探究题可以看出,中考命题在全面考查学生基础的同时,注重理论和实际相结合,注重学科的内在联系和知识的综合,注重对学生运用所学的基础知识和技能分析问题、解决问题能力的考查,注重实验与探究能力、创新意识的考查。这就要求在实验教学中要注意培养问题意识及分析思维能力和应用知识能力,激发起学生的创新精神和科学探究能力[3]。

重视基础实验的拓展、延伸。中考实验试题都能在课本中找到原型,实验的基本原理和研究方法一定来自课本,但又不是机械地照搬课本上的实验,而是对基础的、关键的实验进行改造、迁移、创新与拓展。在实验的方案、选材、广度、方法、条件、内容、应用和评估等方面对实验加以改变、拓展与延伸。因此,在认真细致做好每个实验的同时,要深刻体会和领悟每个实验的原理和意图,努力思考这些实验有哪些方面可以拓展与延伸,还有哪些可能的改进方案,还有哪些能变换的条件,大力培养学生“见异求同,见同求异”的能力与意识,培养学生的核心素养和关键能力[4]。