初中物理实验设计及标准答案

初中物理实验设计及答案

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初中物理实验设计及答案

一、《天平量筒法》

例题 ：有一块形状不规则的石块，欲测量它的密度，所需哪些器材并写出实验步骤，并表示出测量的结果。

分 析：用天平和量筒测定密度大于水的物质的密度，可用排水法测体积。

实验原理： 实验器材：天平（砝码）、量筒、烧杯、滴管、线、水、石块 实验步骤：

（1）用调节好的天平，测出石块的质量m ； （2）在量筒中倒入适量的水，测出水的体积V 1 （3）将石块用细线拴好，放在盛有水的量筒中， （排水法）测出总体积V 2；

实验结论：

二、《助沉法》

例题 有一块形状不规则的蜡块，欲测量它的密度，所需哪些器材并写出实验步骤，并表示出测量的结果。

分 析：用天平和量筒测定密度小于水的物质的密度，可用助沉法测体积。 实验原理：实验器材：天平（砝码）、量筒、烧杯、滴管、线、水、蜡块、铁块。 实验步骤：

（1）用调节好的天平，测出蜡块的质量m ；

（2）在量筒中倒入适量的水，如图甲将蜡块和铁块 用细线拴好，先将测铁块没入水中，测出水 和石块的体积V 1

（3）再将蜡块浸没在水中，如图乙。（助沉法）测出 水、石块、蜡块的体积总体积V 2；

实验结论：

注意：物质的密度比水小，放在量筒的水中漂浮，不能直接用量筒测出体积。例题中采用的方法是助沉法中的沉锤法，还可以用针压法，即用一根很细的针，将物体压入量筒的水中，忽略细针在水中占据的体积，则可用排水法直接测出物体的体积了。 四、《弹簧测力计法》也可称(双提法）-----测固体密度

【例题】张小清同学捡到一块不知名的金属块，将它放到水中可以沉没，现在，小清同学想测出它的密度，但身边只有一支弹簧秤、一个烧杯及足量的水，请你帮她想一想，替她设计一个测量金属块密度的实验过程，写出实验步骤 分析与解：

这是一道典型的利用浮力知识测密度的试题。阿基米德原理的重要应用就是已知浮力求体积。它的基本思路就是用弹簧测力计测出浮力，利用水的密度已知，求得物体的体积，即可计算出物体的密度值。

实验原理：阿基米德原理

实验器材：一支弹簧秤、一个烧杯及足量的水、金属块、线。

1

2v v m －＝

V m =ρV

m =

ρ12v v m －＝

V m =ρ

实验步骤：

（1）用细线系住金属块，在烧杯中倒入适量的水； （2）用弹簧测力计测出金属块受到的重力G ；

（3）用弹簧测力计测出金属块浸没在水中受到的拉力F 。 实验结论：ρ金＝ 注意：利用弹簧测力计提着金属块测一次重力；再提着金属块测一次金属块在水中时弹簧测力计的拉力。因此简称为双提法。这一实验使用的仪器少，操作简单，是常用的测量物体密度的方法。

密度的表达式推导过程如下： F 浮＝G －F 拉

V 金＝ ρ金＝

《弹簧测力计法》（也可称三提法）------------测液体密度 49．（05年试题）小东同学想测出液体B 的密度，他手边只有：一个弹簧测力计、一根细线、一个小石块、两个烧杯和足量的水。小东同学根据这些器材设计出了下面的实验步骤，但不完整。请你将小东的实验步骤补充完整：

（1）用细线系住小石块，将适量的水与液体B 分 别倒入两个烧杯中；

（2） ； （3）用弹簧测力计测出小石块浸没在水中受到的 拉力F ；

（4） 。 请根据小东测量的物理量表示出液体B 的密 度：ρB ＝ 。

分析与解：上面的例题是用弹簧测力计，测不溶于水且密度大于水的固体的密度。如果再用弹簧测力计提着物体浸没在未知液中，就可以测出未知液体的密度。这就是所谓的“三提法”。 这道题已经将实验器材以及部分实验步骤写出。 应补充的步骤为：

（2）用弹簧测力计测出小石块受到的重力G

（4）用弹簧测力计测出小石块浸没在液体B 中受到的拉力F ＇ 实验结果：液体B 的密度：ρB ＝ 【例题】设计两种测量牛奶密度的方法，所需器材请在以下提供的器材中选择。

器材：天平(含砝码)、刻度尺、两端开口的直玻璃管(一端扎有橡皮膜)、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、细线。 五、《 等 压 强 法 》

实验器材：刻度尺、两端开口的直玻璃管(一端扎有橡皮膜)、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、 细线。 实验步骤：

1.烧杯中倒入适量的水；

2.将适量的牛奶倒入直玻璃管中，让扎有橡皮膜的一端放在水平桌面上，如图甲，用

水

ρF G G

-g 水浮ρF

水－＝＝

ρF G G gV G V m 水

ρF

G F G -'

-

刻度尺测出牛奶的高度 h 牛；

3.将直玻璃管缓缓放入烧杯的水中，观察橡皮膜的凹陷程度，直到橡皮膜呈水平状态时为止。用刻度尺测出 橡皮膜到水面的高度h 水，如图乙。

实验结果：当橡皮膜呈水平状态时，牛奶对橡皮膜向下的压强等于谁对橡皮膜向上的压强。即p 牛＝p 水 ρ牛gh 牛＝ρ水gh 水牛奶的密度：ρ牛＝

六、《 等 体 积 法 》

实验器材：天平(含砝码)、刻度尺、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、细线。 实验步骤：

1.用调节好的天平，测出空烧杯的质量m 0；

2.将适量的水倒入烧杯中，用天平测出烧杯和水的总质量m 1，用刻度尺量出水面达到的高度h （或用细线标出水面的位置）；

3.将水倒出，在烧杯中倒入牛奶，使其液面达到h 处（或达到细线标出的位置），用天平测出烧杯和牛奶的总质量m 2。 实验结果：

∵ 因为水和牛奶的体积相等， V 牛＝V 水

∴

注意：实验器材中只有天平（含砝码），但没有量筒，可以借助水的密度已知，利用体积相等，计算出密度。我们称之等体积法。 七、《 等 质 量 法 》

实验器材：天平、刻度尺、两个相同的烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、滴管。

实验步骤：

（1）调节天平，将两个相同的烧杯分别放在天平的左右盘上；

（2）将适量的水和牛奶分别倒入两个烧杯中，直至天平再次平衡为止；

（3）用刻度尺分别测量出烧杯中水面达到的高 度h 水和牛奶液面达到的高度h 牛。 实验结果：

∵ 因为水和牛奶的质量相等， m 牛＝m 水

∴ ρ牛V 牛＝ρ水V 水 ρ牛h 牛S ＝ρ水h 水S

ρ牛h 牛＝ρ水h 水 即 ρ牛＝ h 牛

h 水

图甲

图乙

水

牛

水

ρh h 水水牛牛＝ρρm m 水

水水牛牛－－＝＝ρρρ0

10

2m m m m m m 水

牛

水

ρh h

注意：这道题给出天平，但不含码，就没有办法测出水和牛奶的质量值。可以利用刻度尺测出水和牛奶的高度，计算出牛奶的密度。这种方法，我们称之为等质量法。

八、《杠杆法》

例题8（2006 年北京市中考试题）小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O 点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整。

（1）用刻度尺测出OE的长度L o；

（2）把金属块B浸没在油中，把重物A从E

处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；

（3）；

（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油的表达式为：。注意：

1.利用杠杆平衡条件测密度。

2. 利用杠杆平衡条件测液体密度，通常我们把这种测密度的杠杆，称之为“密度秤”。

例题9 在课外小组里，肖英和其他同学利用木棍、铁块和细绳等材料制作了一杆可以测量液体密度的“密度秤”。把细绳系在木棍的重心O处并把木棍挂起，M和N是两个铁块。当M在A点，N在B点时，木棍如图所示平衡。把M浸没在水中，N移至C点时，木棍再次水平平衡。把M浸没在某种液体中，N移至D点时，木棍又处于水平平衡。可知被测液体的密度________水的密度（填：“大于”、“小于”或“等于”）。

本题答案：大于。

九、《一漂一沉法》

15．小红家有一个空心的废牙膏皮，学习了密度知识后，想利用量筒和水测定牙膏皮的密度，请你帮她完成下列任务。

（1）写出实验步骤；

（2）用所测量出的物理量写出 牙膏皮密度的表达式。 【中】 分析：

（1）实验步骤：

①在量筒内倒入适量的水，记下量筒的示数为V0； ②使空牙膏皮漂浮在量筒中，记下量筒的示数为V1；

③将空牙膏皮卷成团，把空气排除，浸没在量筒的水中，记下量筒中的水示数为V2。 （2）牙膏皮密度的表达式：

分析与解：这道题运用的实验原理：物体的漂浮条件。所谓“一漂一沉法”，即“一漂”：当物体漂浮在液面静止时，它受到的浮力等于重力。利用物体漂浮在水中找到重力------得到物体的质量；“一沉”：利用物体沉没在水中，找到体积，则物体的密度就可以测得。

例题 如图在盛有水的量筒中放一个木块，水面所对量筒的示数为V 1，如图甲；若在木块上一石块后木块仍漂浮，此时水面所对量筒的示数为V 2，如图乙；若将石块从木块上拿下放入水中，水面所对量筒的示数为V 3，如图丙。 求：石块的密度。

4．测定组成实心金属球金属的密度。如图14所示，杠杆的重力忽略不计， 请你将下列实验步骤补充完整。

（1）将金属球挂在杠杆的A 段，将钩码悬挂在B 点，杠杆在水平位置平衡。 （2）将金属球没入水中，此时将钩码移动到C 点，杠杆仍在水平位置平衡。 （3）用刻度尺测量AO 的长度为L 1；

（4） ， ； （5）金属密度的表达式为 。（3分）

6．小明家买的某种品牌的牛奶喝着感觉比较稀，因此他想试着用学过的知识测量这种牛奶的密度。他先上网查询了牛奶的密度应该为1.03g/cm 3，然后他找来一根粗细均匀的细木棒，在木棒的表面均匀地涂上一层蜡，并在木棒的一端绕上一段金属丝（体积不计），做成了一支“密度计”。小明又找来一个足够深的盛水容器和一把刻度尺。请你按照小明的实验思路，将实验步骤补充完整。

(1) 将一段金属丝绕在木棒的一端，制成“密度计”，用刻度尺测出其长度L ；

(2) 将“密度计”放入盛水的容器中，使其漂浮在水中，用刻度尺测出密度计露出水面的

木块

石

石

V 2

V 3

图甲 图乙

图丙

木

木

V 1

水

ρ

ρ0

2

1

V V V V --=A

水 O

B

C

高度h水；

(3)；

(4) 已知水的密度为ρ水，利用上述测量出的物理量和已知量计算牛奶密度的表达式

为：。

9. 测量某种液体的密度。

(1)把天平放在水平桌面上，将游码移至零刻度处，发现指针偏向分度盘的左侧，这

时应将平衡螺母向 ________ 调节（选填：“左”或“右”）；

（2）将待测液体倒入烧杯中，用天平测出烧杯和液体的总质量m1，如图15所示，

则m1＝ __________ g；

（3）将烧杯中食用油的一部分倒入量筒，如图16所示，这部分液体的体积为V，则V＝ __________ cm3；

（4）用天平测量烧杯和剩余液体的总质量m2＝110g；

（5）根据以上数据，计算出这种液体的密度是___________g/cm3。

10．现给你一个量筒，一个烧杯（内盛足量的水），一小块橡皮泥（橡皮泥的密度大于水的密度），一个镊子。请你用所给器材测出这块橡皮泥的密度。

（1）实验步骤（2分）

（2）橡皮泥密度的表达式：（1分）

11、小东和小阳准备在家里测量一个小石块的密度，但没有天平和量筒。他们想到了化学实验课上使用的滴管。他们先自制了一个瓶口密封着细吸管的小塑料瓶当做滴管，自制的滴管中的水能一滴一滴地从滴管滴出，且每一滴水的质量和体积都是相等的。他们又找来矿泉水瓶子、小塑料瓶、细线、剪刀、铅笔和足量的水，开始测小石块的密度。（2分）

（1）他们测石块体积的方法是：把石块用细线系住，放在被剪开的矿泉水瓶中，倒入一定量的水，并记下水面的位置；取出石块，用滴管将水滴入容器中，使水面到达原来的位置处，记录滴入的水滴数为a。

（2）他们测石块质量的方法是：把石块放入小塑料瓶中，小塑料瓶浮在矿泉水瓶中的水面上，记下水面的位置；取出石块，用滴管将水滴入小塑料瓶中，使水面到达原来的位置处，记录滴入的水滴数为b。

（3）他们测出石块密度的表达式是：________________________。

（4）他们巧妙地利用了物理课上所学的研究方法是：________________________。

18.有一块形状不规则的蜡块，小红想用天平（砝码）、量筒、烧杯、滴管、线、水、蜡块、铁块来测量它的密度。以下是她设计的部分实验步骤，请你按照小红的实验思路，将实验步图

骤补充完整。

（1）用调节好的天平，测出蜡块的质量m；

（2）在量筒中倒入适量的水，将蜡块和铁块用细线拴好，先将测铁块没入水中，测出

；

（3）再将蜡块浸没在水中，测出；

（4）利用上述测量出的物理量和已知量计算蜡块的密度ρ蜡= 。

19．实验桌上有如图25所示的器材，请你利用这些器材，测出小金属块的密度。写出实验步骤（用字母表示测出的物理量，水的密度用ρ水表示）及金属块的密度表达式。（4分）

实验步骤：

金属块密度（ρ金属）的表达式：。

21．小明利用轻质硬棒（可视为杠杆）和透明塑料小桶等器材制作了如图23所示的测量液体密度的秤：用细线做成提纽系在O点将硬棒吊起，棒的一端悬挂塑料小桶（小桶中可装水或其他待测液体）。另外找一个重物做为秤砣，通过调节秤砣在硬棒上悬挂的位置，可使硬棒（杠杆）处于水平平衡。以下是小明测量某种待测液体密度时的实验步骤的一部分，请你将实验步骤补充完整。

（1）小桶内不加液体，手提O点处的提纽，移动秤砣位置，当秤砣置于A位置时使杠杆处于水平平衡。测量并记录此时O点到A点的距离l0；

（2）将适量的水注入小桶中，在桶壁上标记水面位置。移动秤砣到某一位置，使杠杆再次处于水平平衡，测量并记录____________________；

（3）将小桶内的水全部倒出，_____________________________________________；

（4）已知水的密度为ρ水，利用上述测量出的物理量和已知量，写出计算待测液体密度ρ液的表达式：ρ液= 。

22. 小红同学利用天平、烧杯、细线和水测量一块小金属块的密度，

小红的实验步骤没有写完整，请你帮助小红完成实验步骤，并写出

金属块密度的表达式。（3分）

（1）用调节好的天平测量金属块的质量m1；

（2）在烧杯中放入适量的水，用天平测量烧杯和水的质量m2；

（3）__________________，在右盘中添加砝码m3，使天平重新平衡；

（4）计算出金属块的密度为：ρ金＝___________。

24．小玲同学想测花生油的密度，但家里只有天平（带砝码）、一个小空瓶，足量水，少量花生油（不够装满一小瓶），一只彩笔，而没有量筒。她思考后按照自己设计的实验步骤进行了测量，测量内容及结果如图24所示。

刻度尺装有适量水的圆柱形水槽小容器小金属块细线

图23

A

O

秤砣

（1）她第三次测得物体的质量如图乙中砝码和游码所示，其结果3m = g ； （2）请按照图甲的顺序写出对应的实验步骤：

第一步：用天平测出小空瓶的质量，记为1m ， 1m =18g

第二步： ； 第三步： 。

（3）利用上述测量出的物理量和题中的已知量写出计算油ρ的表达式和计算结果。

25.实验桌摆放着弹簧测力计1个；金属块1个；玻璃杯1只并盛 有适量的水；细线1

段。请你利用这些实验器材，测量金属块 的密度。（4分）

（1）将金属块用细线系好并挂在测力计的挂钩上。

（2）手提弹簧测力计在空气中测出金属块的重为G 并记录；

（3） 。 （4）金属块密度的表达式为 。

38．

（3）再注入待测液体到达标记处，移动秤砣到另一位置，使杠杆再次水平平衡，测量并记录此时O 点到秤砣悬挂点的距离l2 （4）

水

ρ0

10

2l l l l -- 说明：其他形式的答案正确的同样得分。

39．用细线拉着金属块浸没在水中，不接触容器底和容器壁。

40. 游码没有移到标尺左端的零刻度线处

水

ρρ2

31

m m m -=