本篇文章介绍的是初中20个学生必做物理实验中的“用天平测量物体的质量”和“测量固体和液体的密度”。

实验一：用天平测量物体的质量

【实验器材】托盘天平（带砝码）、一块橡皮、一个烧杯、水、一盒回形针、一些食盐、两张相同的白纸等。

【实验设计】用下图所示的托盘天平分别测量固体、液体、轻小物体的质量。

【实验步骤】

（1）用天平称量物体质量之前，要先观察天平，认识它的最大量程、标尺上每大格和每小格表示的质量。

（2）空载平衡的调节：①天平必须置于水平台面上；②游码拨到最左端的零位置；③调节横梁两端的平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处。

（3）载物平衡的调节：被测物体放在左盘，用镊子向右盘由大至小加减砝码（规律是：左“物”右“码”），并调节游码使指针指在分度盘的中线处。

【实验方法归纳】

（1）测量橡皮擦的质量时，只需按照上面的“实验步骤”进行正确操作即可。

（2）测量烧杯中水的质量时，测量时应先测出烧杯与水的总质量m_总，再倒掉烧杯中的水，并用干抹布擦干，然后测量出空烧杯的质量m_杯，则水的质量m_水=m_总-m_杯。

（3）测量一枚回形针的质量时，要使用累加法，即先测量100枚回形针的质量，再除以100，就测量出了一枚回形针的质量。

（4）测量一份食盐的质量时，要先在左右托盘中各垫一张相同的纸，这样做是为了防止食盐会腐蚀托盘。待调节平衡后，再按照上面的“实验步骤”中的第（3）步进行正确操作即可。

【注意事项】

（1）要养成使用任何仪器都必须先了解它的性能和使用规则的习惯。

（2）天平调节平衡后，不要更换两个托盘的位置，也不要移动天平的位置，否则就要重新调节天平的平衡。

（3）在测量过程中绝对不能再调节平衡螺母。

（4）读取游码在标尺上的刻度值，应以游码左端刻度值为准。

中考常考细节点

（1）熟练掌握天平调节时、测量时、读数时的具体方法和注意事项。

（2）能对错误操作及导致的结果进行合理评价。

（3）知道放置砝码的位子（右盘）、工具（镊子）、顺序（先大后小），知道当砝码生锈或残缺时对测量结果的影响。

（4）知道移动游码的意义。

（5）了解天平的结构，能准确说出各部件在物理学中的标准名称。

（6）掌握特殊的测量方法，能设计出最佳的实验方案。

（7）评价实验方案中的不足，分析测量中误差产生的原因，提出减小误差的改进方案。

实验二：测量固体和液体的密度

本实验需在掌握了天平和量筒的使用的基础上进行。

（一）测量小金属块的密度

【实验器材】托盘天平（带砝码）、一个小金属块、一根细线、一个量筒、一个烧杯和水。

【实验设计】如下图所示，先用托盘天平准确测出小金属块的质量，再用细线绑住小金属块，利用装有适量水的量筒测出小金属块的体积，利用公式ρ=m/V计算出小金属块的密度。（测量时各数据填写在下表中）

【实验步骤】同学们可以通过观看下面的视频，了解具体的实验步骤。

【实验方法归纳】

测量所测物体体积时，往往会遇到下面几种情况，我们来总结一下该如何处理：

（1）若所测物体形状规则（如方形、矩形），也可用刻度尺测量并计算出体积。

（2）若所测物体不规则且体积过大，无法浸入量筒中，可采用溢水法测量体积，即使用一个溢水杯，利用水的体积等效替代所测物体的体积。

（3）若所测物体在水面不会下沉，则可采用压入法或配重法测量体积。

（4）若所测物体溶于水，则可用面粉或沙子替代水来测量体积。

（5）若所测物体会吸水，除可采用（4）中提到的方法外，还可以先让其吸饱水后，再放入水中测量体积。

（6）若所测物体质量和体积都很小，则在测量质量和体积时可同时使用累加法，即测量n个物体（材料相同）的质量和体积（n保持一致）。

【注意事项】

（1）量筒中的水要适量，既不能过少（无法浸没所测物体），也不能过多（浸没物体后水面超出量程）。

（2）重物放入量筒时，最好用细线绑好后缓缓放入，以免损坏量筒。

（3）实验时应先测物体质量，再测体积，可以减小误差（若先测体积，物体上会沾有水，使质量偏大）。

（二）测量盐水的密度

【实验器材】托盘天平（带砝码）、一个量筒、一个烧杯和盐水。

【实验设计】如下图所示，先测量烧杯和盐水的总质量，再将一部分盐水倒入量筒，测量盐水的体积，并测量剩余盐水和烧杯的总质量，通过计算即可得出量筒中盐水的质量，利用公式ρ=m/V计算出盐水的密度。（测量时各数据填写在下表中）

【实验步骤】同学们可以通过观看下面的视频，了解具体的实验步骤。

【实验方法归纳】

（1）该实验开始时，无需先测量空烧杯的质量，这一操作无意义（其他特殊测量方法另说），因为若采用先测量空烧杯的质量，再测量烧杯和盐水的总质量的方法算出烧杯中盐水的质量，因烧杯中的盐水无法倒尽，会使得量筒中盐水的体积偏小（相对于烧杯中盐水的体积），则最终使得所测密度值偏大，故不需测量。

（2）测量出盐水的质量后，若将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，则必须测量“空烧杯”的质量，这一操作很有意义，因为通过这一操作可以计算出量筒中盐水的质量，可减小误差。

【注意事项】

（1）烧杯中准备的盐水要适量，不易过多（烧杯与盐水总质量超过天平量程），也不易过少（测量质量和体积时数据都不明显）。

（2）倾倒盐水时不要洒出。

（3）实验时应先测烧杯与盐水总质量，再测部分盐水体积，再测剩余盐水与烧杯的总质量，可以减小误差（若先测体积，则量筒中水无法倒尽，使质量偏小）。

（4）不得将量筒放在天平上称量。

中考常考细节点

（1）掌握测量固体、液体密度的原理（ρ=m/V）和基本操作（天平、量筒的使用）。

（2）评价实验方案中的不足，分析测量中误差产生的原因，提出减小误差的改进方案。

（3）掌握特殊的测量方法，能设计出最佳的实验方案。

（4）设计记录实验数据的表格。

（5）分析实验中的错误操作（天平“左码右物”、量筒俯视或仰视读数等）导致的最终结果偏大或偏小。

中考链接

1.（2016·鞍山）某同学想测一块圆柱形实心铝锂合金的密度，他找来天平（含砝码）、量筒、足量的水和细线（不计质量和体积）按照表格中的顺序进行了测量。

图1

（1）把天平放在水平台上，游码移动到标尺左端零刻线处，发现指针的位置如图1甲所示，他应把平衡螺母向      （填“左”或“右”）调节，使天平横梁在水平位置平衡。

（2）结合图乙、丙，请把表中空白之处补充完整。

（3）该同学在测量体积过程中，把合金放入量筒时，不慎掉入量筒水中，发现有水溅出，则这样测出的密度       （填“偏大”或“偏小”），正确的操作是                    。

2.（2016·厦门）小明想知道酱油的密度，于是他和小华用天平和量筒做了如图2所示的实验。

图2

（1）天平调节平衡后，测出空烧杯的质量为17 g，在烧杯中倒入适量的酱油，测出烧杯和酱油的总质量如图甲所示，将烧杯中的酱油全部倒入量筒中，酱油的体积如图乙所示，则烧杯中酱油的质量为        g，酱油的密度为        kg/m³。

（2）小明用这种方法测出的酱油密度与真实值相比      （选填“偏大”或“偏小”）。

（3）小华认为不用量筒也能测量出酱油的密度，他进行了如下实验操作：

①调好天平，用天平测出空烧杯质量为m₀。

②在烧杯中装满水，用天平测出烧杯和水的总质量为m₁。

③把烧杯中的水倒尽，再装满酱油，用天平测出烧杯和酱油的总质量为m₂。

则酱油的密度表达式ρ=        （已知水的密度为ρ_水）。

参考答案

1.（1）右

（2）①92  

②合金的体积V/cm³  

③2.3×10³

（3）偏大  用细线悬挂合金缓慢浸没在水中

2.（1）45  1.125×10³  

（2）偏大  

（3）（m₂-m₀）·ρ_水/（m₁-m₀）