妙用身边物品,巧测牛奶密度

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，同学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=计算出物体的密度。可是一般人家里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？首先上网查询牛奶的密度为1.03 g/cm3，然后寻找合适的物品设计以下4种实验方案。

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为m。

（2）空药瓶中装满水，用杆秤测出瓶和水的总质量m，则水的质量是m-m，水的体积V=。

（3）倒掉水，擦干瓶，装满牛奶，用杆秤测出瓶和牛奶的总质量为m，则牛奶的质量是m-m。

（4）牛奶密度的表达式为： ρ==ρ。

分析：这种方案巧妙地运用了“等效思想”，满瓶的牛奶和水的体积相同，因此用水代替牛奶求体积，用杆秤代替天平测物体的质量，当然实验中还可用电子秤等。方案中，用小空药瓶代替烧杯有两个优点：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不会溢出，使它们的体积相同。

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F，根据F=G-F和F=ρgV，可得F=G-F=ρgV。

（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F，同理可得F=G-F=ρgV。

（4）牛奶密度的表达式为：ρ=ρ。

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也可）。

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L，根据F=G和F=ρgV=ρgSL（S为冰糕棍的截面积），可得G=ρgSL。

（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L，同理可得G=ρgSL。

（4）牛奶密度的表达式为： ρ=ρ。

分析：质检部门就是用密度计检测牛奶中是否掺水的，但同学们家中没有密度计，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。