妙用身边物品巧测牛奶密度_高中学习网-人民教育出版社人教版部编同步解析与测评答案-电子课本资料下载-知识点学习方法与技巧补课解题技巧学习计划表总结-人教网-高中试卷网题库网-中学学科网

    牛奶是老少皆宜的营养滋补品，被营养学家誉为“最接近完善的食物”，但是市面上有些牛奶掺水较多。学完密度知识后，学生们知道可以通过测量牛奶的密度来鉴别其优劣。
    实验室常用天平测质量、量筒测体积，然后利用公式ρ=m/V计算出物体的密度。可是一般学生家没有天平和量筒这样的专业测量工具，能否用身边的物品作为实验器材来测量牛奶的密度呢?问题提出后，学生们兴致高涨，首先上网查询了牛奶的密度为1.03g/cm3，然后纷纷寻找合适的物品设计实验方案。经过交流与合作设计出4种实验探究方案。
    方案1、所选器材：杆秤、小空药瓶、水、细线。
    实验步骤：(1)用杆秤测出小空药瓶的质量m1。
    (2)空药瓶中装满水，用杆秤测出瓶和水的总质量m2，则水的质量是m2-m1，水的体积V=(m2-m1）/ρ水。
    (3)倒掉水，擦干瓶，装满牛奶，用天平测出瓶和牛奶的总质量m3，则牛奶的质量是m3-m1。
    (4)牛奶密度的表达式为：

    分析：这种方案巧妙地运用了“等效思想”，装满时牛奶和水的体积相同，因此用水代替牛奶找体积。用杆秤代替天平测物体的质量，当然实验中还可用案秤、电子秤等。有的学生则选择了弹簧秤测出物体的重力，然后用公式G=mg计算出物体的质量。方案中用小空药瓶代替烧杯优点有二：一是方便寻找，家中若没有药瓶，还可用小点儿的饮料瓶代替。二是小药瓶有盖，装满液体后将盖拧紧可保证水和牛奶的体积相同。
    方案2、所选器材：弹簧秤、细线、小石块、两个水杯、水。
    实验步骤：(1)用细线系住小石块挂在弹簧秤下，测出小石块的重力G。
    (2)将适量的水倒入杯中，用弹簧秤测出小石块浸没在水中时受到的拉力F1，根据F浮=G-F和F浮=ρ液gV排，可得F浮1=G-F1=ρ水gV排。
    (3)将适量的牛奶倒入杯中，用弹簧秤测出小石块浸没在牛奶中时受到的拉力F2，同理可得F浮2=G-F2=ρ奶gV排。
    (4)牛奶密度的表达式：

    分析：此方案灵活运用了阿基米德原理，实验器材简单，操作方便，是个很好的设计方案。
    方案3、所选器材：冰糕棍、金属丝(体积不计)、水、刻度尺、足够深的盛水容器(饮料瓶去掉上半部分)。
    实验步骤：(1)将冰糕棍的一端绕上金属丝，制成一支“密度计”。
    (2)使“密度计”漂浮在水面上，用刻度尺测出浸在水中的长度L1，根据F浮=G物和F浮=ρ水gV排=ρ水gSL1(S为冰糕棍的截面积)，可得G物=ρ水gSL1。
    (3)使“密度计”漂浮在牛奶中，用刻度尺测出浸在牛奶中的长度L2，同理可得G物=ρ奶gSL2。
    (4)牛奶密度的表达式：

    分析：质检部门就是用密度计检测牛奶中是否掺水的，但学生们家中没有密度计，于是想到自制密度计进行测量。有些爱动手动脑的学生发现，圆珠笔芯放入水或牛奶中都能竖直漂浮在液体表面，而且浸在液体中的体积不同，于是他们对实验进行了改进，用圆珠笔芯作为“密度计”讲行测量，这样更方便。
    方案4。所选器材：粗细均匀的木棒、小玻璃瓶、高压锅限压阀(设质量为m)、刻度尺、支架、细线。
    实验步骤：(1)将木棒的中点固定在支架上，制成一个杠杆。
    (2)将小玻璃瓶用细线挂在杠杆支点的左边P处，限压阀挂在支点右边A处，使杠杆保持水平平衡，用刻度尺分别测出P点到支点的距离L，和A点到支点的距离L1。根据杠杆的平衡条件可得G瓶L=mgL1。
    (3)小玻璃瓶位置不变，在瓶内装满水，改变限压阀的位置到B处，杠杆保持水平平衡，用刻度尺测出B点到支点的距离L2。同理可得(G瓶+G水)L=mgL2，则水的重力

又根据G水=ρ水gV，可得：

(4)倒掉瓶内水，擦干后装满牛奶，瓶的位置不变，改变限压阀的位置到C处，杠杆仍保持水平平衡，用刻度尺测出C点到支点的距离L3。同理可得

    (5)牛奶密度的表达式：
    分析：此方案则应用了杠杆的平衡条件，用高压锅限压阀当质量一定的物体，实验中大家还可以因地制宜换成其他质量一定的物品。
    以上4种方案虽然有些方案看起来比较粗糙，有些方案操作起来不太方便，但它们是学生们智慧的结晶。通过这次活动，学生们学习物理的积极性更高了，因为他们体会到物理就在我们身边，只要做个有心人，身边的物品都可作为实验器材进行科学探究。
     (责任编辑：admin)

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