Лабораторная работа №3. Определение плотности жидкостей и твердых тел
Физика, 7 класс. Учебник: Кронгарт Б.А. и др. (Мектеп, 2025). Глава 4: Плотность. Страницы 75–77.
Чему научишься
- Определять плотность твёрдого тела с помощью весов и мензурки.
- Определять плотность жидкости: массу — взвешиванием, объём — мензуркой.
- Узнавать вещество по найденной плотности, сравнивая с таблицей.
- Записывать результаты в таблицу и делать вывод.
Разминка
- По какой формуле считают плотность? $\rho=\frac{m}{V}$: массу делим на объём.
- Как узнать объём тела неправильной формы? Опустить в воду в мензурке и вычесть начальный объём воды из нового.
- Что такое цена деления мензурки? Сколько миллилитров приходится на одно маленькое деление шкалы.
💡 Плотность — «отпечаток пальца» вещества. Нашёл плотность, значит, почти узнал вещество.
Разбираемся
Цель работы. Научиться определять плотность вещества с помощью рычажных весов и мерного цилиндра (мензурки).
Оборудование.
- мерный цилиндр (мензурка);
- химический стакан;
- нитка;
- цилиндры из латуни, стали и алюминия;
- деревянный брусок правильной формы;
- рычажные весы с разновесами.
⚠️ Техника безопасности. Стеклянную мензурку и стакан держи двумя руками и ставь на середину стола: они бьются. Гири брать только пинцетом, не пальцами. Жидкость не пробуй и не нюхай близко. Пролил воду — сразу вытри, чтобы не поскользнуться. Работай аккуратно и с разрешения учителя.
Задание 1. Плотность твёрдых тел
💡 Нить должна быть тонкой, а тело полностью под водой, но не касаться дна и стенок. Глаз держи на уровне воды: так отсчёт точнее.
Пример заполненной таблицы (числа правдоподобные, у тебя будут свои):
| Тело | Масса $m$, г | Объём воды $V_1$, $\text{см}^3$ | Объём воды с телом $V_2$, $\text{см}^3$ | Объём тела $V_2-V_1$, $\text{см}^3$ | Плотность $\rho$, $\text{г/см}^3$ | Вещество |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Цилиндр 1 | 78 | 40 | 50 | 10 | 7,8 | сталь |
| Цилиндр 2 | 85 | 40 | 50 | 10 | 8,5 | латунь |
| Цилиндр 3 | 27 | 40 | 50 | 10 | 2,7 | алюминий |
| Брусок $4\times3\times2,\text{см}$ | 9,6 | — | — | 24 (по линейке) | 0,4 | сосна сухая |
Расчёт по формуле. Для стального цилиндра:
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{78,\text{г}}{10,\text{см}^3}=7{,}8,\frac{\text{г}}{\text{см}^3}$
Для латуни: $\frac{85}{10}=8{,}5$; для алюминия: $\frac{27}{10}=2{,}7$; для бруска: $\frac{9{,}6}{24}=0{,}4,\text{г/см}^3$.
Сравнение плотностей (пункт 10). Самая большая плотность у латуни, потом идёт сталь, потом алюминий, и самая маленькая — у дерева. Брусок из сосны легче воды ($0{,}4<1$), поэтому он плавает, а металлические цилиндры тонут.
Задание 2. Плотность жидкости
Пример заполненной таблицы:
| Масса пустого стакана $m_1$, г | Объём жидкости $V$, $\text{см}^3$ | Масса стакана с жидкостью $m_2$, г | Масса жидкости $m=m_2-m_1$, г | Плотность $\rho$, $\text{г/см}^3$ | Жидкость |
|---|---|---|---|---|---|
| 62 | 55 | 111,5 | 49,5 | 0,9 | машинное масло |
Расчёт.
- $m=m_2-m_1=111{,}5,\text{г}-62,\text{г}=49{,}5,\text{г}$.
- $\rho=\frac{m}{V}=\frac{49{,}5,\text{г}}{55,\text{см}^3}=0{,}9,\frac{\text{г}}{\text{см}^3}$.
- В таблице у машинного масла $0{,}90,\text{г/см}^3$ (у растительного похожая плотность).
⚠️ Частая ошибка. Забывают вычесть массу пустого стакана и делят на объём массу «стакан плюс жидкость». Тогда плотность получается завышенной. Другая ошибка: часть жидкости остаётся на стенках мензурки, поэтому переливай до последней капли.
Вывод
Пример вывода. Я измерил массу и объём цилиндров, брусков и жидкости и рассчитал плотность по формуле $\rho=\frac{m}{V}$. Для цилиндров получилось $7{,}8$; $8{,}5$ и $2{,}7,\text{г/см}^3$, что совпадает с табличными значениями стали, латуни и алюминия. Плотность бруска $0{,}4,\text{г/см}^3$ — это сосна. Плотность жидкости $0{,}9,\text{г/см}^3$ — машинное масло, оно легче воды. Небольшие расхождения с таблицей связаны с погрешностью: я отсчитывал деления на глаз, а нитка и пузырьки воздуха тоже влияют на объём.
👨👩👧 Родителю. Если лабораторных весов дома нет, повторите работу с кухонными весами и мерным стаканом: взвесьте ложку, определите её объём вытеснением воды и найдите плотность. Нержавеющая сталь даст около $7{,}8,\text{г/см}^3$.
Шпаргалка
- Взвешивай до измерения объёма: мокрое тело весит больше.
- Опускай тело в воду на нитке, полностью, не касаясь дна.
- Глаз держи на уровне поверхности воды.
- Плотность вычисляй в $\text{г/см}^3$ и сравнивай с таблицей.