测量物质的密度是中考的高频考点,它可以以密度公式为原理考查天平、量筒的使用方法和测量密度的实验步骤,考查实验误差,还可以与二力平衡、压强、浮力、杠杆等知识结合,利用特殊方法来测物质的密度,下面介绍用二力平衡和液体压强的特殊方法测量物质密度。
例(河北节选)小明用一根粗细均匀两端开口的薄壁玻璃管、薄橡皮膜、刻度尺、烧杯和水(已知ρ水=1.0×kg/m3)来测量某种液体的密度。实验过程如下:
①将玻璃管的一端用薄膜扎好。
②将玻璃管扎有薄膜的一端逐渐放入装有水的烧杯中。
③往玻璃管内缓慢地加入待测液体直到薄膜变平为止(如图所示);测出薄膜到水面和液面的距离分别为h1和h2。
④计算待测液体的密度ρ液。
回答下列问题:
⑴小明将玻璃管扎有薄膜的一端放入水中,薄膜向上凸起,说明_________________;玻璃管浸入水中越深,薄膜向上凸起程度_____(选填“越大”、“越小”或“不变”)
⑵在下面空白处画出小明收集实验数据的表格。
⑶待测液体的密度ρ液=_______________kg/m3。
解析(1)将一端扎有橡皮薄膜的玻璃管浸入水中,橡皮膜向上凸进,说明水内部有向上的压强,若增大玻璃管浸入水中的深度,橡皮膜受到水的压强变大,因此向上凸起的程度将变大;
(2)由题意可知,往玻璃管内缓慢地加入待测液体直到薄膜变平时,玻璃管内外压强相等,要求待测液体的密度ρ液,需要测出薄膜到水面的距离h1和薄膜到液面的距离h2.所以设计实验表格如下:
(3)由薄膜变平可知,玻璃管内外压强相等,由图可知,h1=7cm=0.07m,h2=5cm=0.05m,
p2=p1,ρ液gh2=ρ水gh1,
解得ρ液==≈0.71×kg/m3
故答案为:(1)液体内部有压强;越大;(2)见解答中表格;(3)0.71×
小结:这是一道测量型综合题目,涉及到液体密度的测量、液体压强的特点及其计算,解题的关键是掌握好平衡原理,即玻璃管下端的橡皮薄膜变平时管内液体对薄膜产生的向下的压强等于烧杯中的水对薄膜产生的向上的压强,突破这一难点,此题的分数就会收入囊中。