“密度秤”的制作

摘 要：本文论述了运用杠杆平衡原理及阿基米德定律制作测量固体和液体密度的简易装置――密度秤的制作方法及其使用方法。

关键词：阿基米德定律；杠杆平衡原理；密度秤

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)11(S)-0058-2

1 密度秤制作的意义

物体的密度是初中物理需要学生掌握的重要内容，密度的测量也是中考常考的知识点之一。学生应用杠杆平衡原理和阿基米德定律自制密度秤，并应用它来测量一些物体的密度，可使学生更好地理解密度这一物理概念。

2 密度秤的制作

2.1 密度秤的构造

此密度秤的构造，如图1所示。它包括：提纽，装有沙子的沙袋（一大一小共两只），有均匀刻度的杠杆，水杯，小塑料袋（测量液体密度用），密度比水大的重物（测量液体及密度比水小的固体时用），待测物体。

2.2 密度秤的原理

设待测物体在空气中的重量为G，当物体浸没在水中时它的重量为G′，物体所受的浮力为

2.3 密度秤的制作

取一根长约半米的粗细均匀的圆杆作为杠杆。用细线拴在杠杆的中间位置，提起，左右移动细线直到杠杆平衡，用小刀在此位置刻上凹槽，记为0点，并将细线在此处系牢作为提纽。从0点开始，等间隔地刻上小刻度，从0点开始向左数十个小格用彩色笔标记刻度为1，依次再数十个标记为2……；把0点的右端按左端同样的方法刻度。

3 密度秤的使用方法

3.1 测量比水密度大的固体密度

（1）将待测固体拴上细线悬挂在杠杆右边，将小沙袋放入大沙袋中，并将大沙袋悬挂在左端相同刻度上，向沙袋中添加细沙，直至杠杆平衡。

（2）将待测固体浸没在水中，并保证待测固体与水杯无接触。此时因待测固体受水的浮力影响，杠杆将失去平衡。把小沙袋从大沙袋中拿出，如果杠杆向沙袋端倾斜，把大沙袋中的沙子向小沙袋中移动；如果杠杆向重物端倾斜，则把小沙袋中的沙子向大沙袋中移动。直至杠杆重新达到平衡，此时小沙袋的重量为物体所受浮力F浮。

（3）将固体从水中拿出擦干，把系有细线的固体悬挂在杠杆左侧刻度1处，将小沙袋（包括其中细沙）用细线系住呆在杠杆右侧，调整小沙袋的位置，使杠杆平衡，读出小沙袋所在刻度，读数是待测固体密度与水的密度的倍数。

3.2 测量比水密度小的固体的密度

（1）把一根细线缠在一件密度远大于水的固体甲上，用方法1测量固体甲的密度记为ρ甲。

（2）用细线将固体甲与待测固体捆绑在一起，用方法1测量固体甲及待测固体的密度记为ρ甲+物。

（3）把固体甲用细线悬挂在杠杆左边刻度1处，待测固体悬挂在右侧并调节其位置，使杠杆平衡，读出待测固体所在刻度n，则可知固体甲和待测固体之间的质量关系为m甲=nm物。

3.3 测量液体的密度

（1）测量比水密度大的液体密度

用小塑料袋盛装此种液体，用方法1来测量。

（2）测量比水密度小的液体密度

把液体用小塑料袋装起，并加挂比水密度大的重物，用方法2测量。

3.4 测量粉末状等其它物体的密度

在测量粉末状、颗粒状和易溶解于水的固体时需用小塑料袋包起来之后再测。

4 此密度秤的优点

4.1 测量精度有进一步提高的空间（可采取细分刻度等方法）；

4.2 测量结果相对准确。较之大部分简易密度秤都需要收集被测物体排开的水，存在收集的困难，此装置采用细沙代替，避免了此问题；

4.3 可测物体范围广（密度比水大和比水小的固体及液体均可）。

制作此密度秤所用到的器材，学生在日常生活中很容易收集到，所用的原理容易理解，操作简单。在制作的过程中学生可根据自己的爱好采用有不同材质的杠杆，用不同颜色的笔画刻度，这些都可以培养学生的审美观。另外，此密度秤的制作可适用于课堂实验，课后探究性实验，小组活动等多种教学形式。

参考文献：

［1］李恩会、苏增德.《多用秤的原理与应用》.物理教师.1996年第12期

［2］郁森炎.《架设生活和物理的桥梁――谈自制密度秤》.物理教学探讨.2004年第7期（上半月）第22卷总第223期(栏目编辑王柏庐)

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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