◎ 聶繼紅 裴巖巖

一、引言

縱觀歷年中考物理實驗探究題,力學必考一道題。力學部分實驗探究主要有物質密度測量、影響摩擦力大小的因素實驗、影響浮力大小因素實驗、運動和力的關系實驗、影響動能大小因素實驗、杠桿平衡條件實驗、測定機械效率實驗等[1]?！拔镔|密度測量”實驗對問題的分析和對結論的表達,是對學生進行全面的科學素養(yǎng)和綜合能力的考查,是中考物理的重點內容,也常常成為試卷的難點所在。[2]

二、物質密度測量

1.測量工具。密度測量的常用工具是量筒(量杯)、天平。

2.天平的使用。

使用天平應注意事項以下幾點:

(1) 將天平應放置在水平的桌面上,調整游碼應歸零。

(2) 調節(jié)平衡螺母,使指針對準分度盤中央刻度線。

(3) 左托盤放稱量物,右托盤放砝碼。砝碼要用鑷子夾取,添加砝碼時,從估計稱量物的最大值開始加砝碼,逐步減小。加減砝碼并移動游碼,直到天平平衡。物體的質量=砝碼+游碼。

3.固體密度的測量。步驟如下:

(1) 用天平稱量固體的質量m;

(2) 在量筒中倒入適量的水,測量出水的體積V1;

(3) 用細線系住固體,慢放浸沒在水中,測量出固體與水的總體積V2;

(4) 計算固體的密度:ρ=

4.液體密度的測量。步驟如下:

(1) 用天平測量出燒杯的質量m1;

(2) 將適量的液體倒入燒杯中,用天平測量出燒杯與液體的總質量m2;

(3) 將燒杯中的液體倒入量筒中,測量出量筒中液體的體積V;

(4) 計算液體的密度:ρ=

5.實驗探究。

(1) 量筒讀數方法:讀數時視線要與量筒內凸液面(如水銀)的頂部或凹液面的底部(如水) 相平。

(2) 測量易吸水的固體物質的體積時,由于物質的吸水性使測得的體積偏小,從而導致密度的測量值偏大。

(3) 先測固體體積,再測固體質量,由于固體上沾水使測得的質量偏大,從而導致密度的測量值偏大。

(4) 調節(jié)天平時,應先將游碼移動到稱量標尺左端零刻度處,再去調節(jié)平衡螺母,使指針指在分度標尺中央紅線處,或指針在中央紅線左右擺動幅度相同即可。(左偏右調)

(5) 稱量過程中要用鑷子夾取砝碼,左物右碼,先大后小,最后移動游碼,直到天平平衡。

(6) 如果砝碼有缺損,所測物體質量比實際質量偏大。

(7) 實驗中將最小的砝碼5g 放入天平右盤后,發(fā)現中央分布盤的指針向右偏,那么接下來的操作應該是:先把最小為5g 得砝碼拿走,然后再移動游碼。

三、中考考點

四、中考真題

1.(2020·無錫市·中考真題) 小紅利用托盤天平(最大測量值200g。分度值0.2g),量筒,水、食鹽,燒杯、白紙、滴管、勺子等器材配置鹽水,步驟如下:

(1)調節(jié)天平時,將天平放在水平臺面上,將游碼移至標尺左端的“0”刻度線處,若此時指針偏向分度盤中央刻度線的左側,應將平螺母向______調節(jié),使指針對準分度盤中央的刻度線。

(2)為稱量出2g 鹽,小紅先將一張白紙放在天平左盤上,僅移動游碼,天平再次平衡時,游碼示數如圖甲所示,則白紙的質量為______g;接下來,應該先將游碼移至______g 處,再用勺子向左盤的白紙上逐漸加鹽,直至天平再次平衡。

(3)用量筒量取50mL 的水,并全部倒入燒杯中,再將2g 鹽全部倒入燒杯中(假設加鹽后燒杯中水的體積不變),則小紅所配置的鹽水密度為______g/cm3。

(4)小紅發(fā)現可以用實驗中的天平和燒杯制作“密度計”。她測出空燒杯的質量為50g。然后在燒杯中加水,使燒杯和水的總質量為100 g,并在水面位置處做好標記,如圖乙所示。測量液體密度時,將待測液體加至“標記”處,用天平稱量出燒杯和液體的總質量m。為方便使用該“密度計“,小紅做了如下的使用說明:

①圖丙中橫坐標表示m,縱坐標表示待測液體密度ρ。請在圖丙的坐標系中畫出ρ-m圖像,并在坐標軸上標出ρ的最大值______。

②理論上,該“密度計”可以鑒別密度差異不小于______g/cm3的液體。

【答案】右;0.4;2.4;1.04;見詳解;0.004

【詳解】

(1) [1] 由題意可知,將天平放在水平桌面上,且將游碼移到標尺左端的“0”刻度線處,此時指針偏向分度盤中央刻度線的左側,由“右偏左調,左偏右調”的規(guī)則可知,應將平螺母向右調節(jié),使指針指向分度盤中央的刻度線。

(2) [2] [3] 從圖甲可知,標尺的分度值為0.2g,則白紙的質量為0.4g,要稱量出2g 鹽,可以先將游碼移至2.4g 處,再用勺子向左盤的白紙上逐漸加鹽,直至天平再次平衡。

(3) [4] 水的體積V水=50mL=50cm3,由ρ=可得,水的質量

m水=ρ水V水=1.0g/cm3×50cm3=50g

則鹽水的質量

m鹽水=m水+m鹽=50g+2g=52g

則小紅所配置的鹽水密度

ρ鹽水==1.04g/cm3

(4) [5] 由題意可知,空燒杯的質量m0=50g,然后在燒杯中加水,使燒杯和水的總質量m1=100g,則燒杯內水的質量

m水=m1-m0=100g-50g=50g

燒杯內水的體積V水=50cm3,測量液體密度時,將待測液體加至“標記”處,使用天平稱測量出燒杯和液體的總質量m,則液體的體積V液=V水=50cm3,則燒杯內液體的質量

m液=m-m0=m-50g

液體的密度

ρ液=-1.0g/cm3

因此,待測液體的密度ρ液,與燒杯和液體的總質量m的關系是一次函數,當燒杯內沒有液體時,m=50g,液體的密度ρ液=0,當燒杯和水的總質量為100g時,液體的密度ρ液=1.0g/cm3,當托盤天平稱量達到最大測量值200g時,液體的密度最大,即ρ液=3.0g/cm3,則ρ-m圖像如圖所示:

[6] 由托盤天平的分度值0.2g可知,該“密度計”可以鑒別液體質量的差異為0.2g,則該“密度計”可以鑒別密度差異

Δρ==0.004g/cm3

2.(2019·徐州市·中考試題) 小華用彈簧測力計、燒杯、水、薄塑料袋測量醬油的密度。

(1) 測量前,應檢查彈簧測力計指針是否指在______刻度線上。

(2) 把適量的醬油裝入塑料袋,排出空氣后扎緊口,用彈簧測力計測出重力為3.6 N;然后用彈簧測力計提著塑料袋浸沒在水中,如圖所示,彈簧測力計示數為_____N。

(3) 水的密度為1×103kg/m3,則可算出醬油的密度為______kg/m3。

(4)小華想用上述器材繼續(xù)測量白酒的密度,但白酒的密度比水小.請幫她想出一個可行的辦法并簡要說明:__________。

【答案】0;0.6;1.2×103;將適量水裝入塑料袋用彈簧秤提著浸沒在白酒中。

【詳解】 第一空,使用彈簧測力計前,首先要調整零位,也就是檢查指針是否指在0 刻度線上;

第二空,由圖可知,該彈簧測力計得分度值為0.2N,指針指在0 刻度線下方3 格,因此示數為0.6N;

第三空,裝入醬油的塑料袋浸沒在水中,忽略塑料袋的體積,那么醬油的體積等于排開水的體積,

即V醬油=V排,

醬油的重力G醬油=mg=ρ醬油gV醬油=3.6N

__________①;

醬油浸沒在水中時,受到的浮力,F浮=G-F拉=3.6N-0.6N=ρ水gV排_______②,

聯立①②解得,ρ醬油=1.2×103kg/m3;

第四空,白酒的密度比水小,可以用塑料袋裝水,燒杯裝白酒,將裝水的塑料袋浸沒在白酒中,從而測出白酒的密度。

五、中考備考策略

從歷年中考實驗探究題可以看出,中考命題在全面考查學生基礎的同時,注重理論和實際相結合,注重學科的內在聯系和知識的綜合,注重對學生運用所學的基礎知識和技能分析問題、解決問題能力的考查,注重實驗與探究能力、創(chuàng)新意識的考查。這就要求在實驗教學中要注意培養(yǎng)問題意識及分析思維能力和應用知識能力,激發(fā)起學生的創(chuàng)新精神和科學探究能力[3]。

重視基礎實驗的拓展、延伸。中考實驗試題都能在課本中找到原型,實驗的基本原理和研究方法一定來自課本,但又不是機械地照搬課本上的實驗,而是對基礎的、關鍵的實驗進行改造、遷移、創(chuàng)新與拓展。在實驗的方案、選材、廣度、方法、條件、內容、應用和評估等方面對實驗加以改變、拓展與延伸。因此,在認真細致做好每個實驗的同時,要深刻體會和領悟每個實驗的原理和意圖,努力思考這些實驗有哪些方面可以拓展與延伸,還有哪些可能的改進方案,還有哪些能變換的條件,大力培養(yǎng)學生“見異求同,見同求異”的能力與意識,培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)和關鍵能力[4]。