只用天平测密度

所谓“只用”天平测物体密度，是相对于专题一所述的“用天平和量筒”这一名称而言的，指的是主要仪器是天平，没有量筒。有一些人认为这就是“应试教育”的作法，且不说“应试教育”是什么？是否应该进行？仅就这一题目是否能开发学生的智力，可否开发学生的逻辑思维而言。我认为这一命题是非常值得探讨的。

本专题以用天平测金属（或石头）、蜡（或木头）和牛奶（或盐水）等物质为例说明实验，不过作者仅强调了完成实验的科学性，而完全忽略多次测量取平均值的作法。这一点与我的教学目标有关，不是没有考虑到实验的“完美”。在实验之前声明这一点，我希望能减少一些同仁的困惑。

一、用天平测石头的密度

物质特点：不溶于水，比水密度大。

实验思路：先测质量，后测体积（为了测体积要借助ρ_水已知）

实验仪器材料：天平（砝码）、烧杯、水、细线、石块

实验步骤：

1.将天平放在水平台上，并调节平衡螺母，使天平横梁平衡；

2.用天平称出石块的质量为m_石；

3.将盛有适量水的烧杯放在天平左盘，测出烧杯和水的总质量为m₁；

4.用细线系住石块，用手提着石块，使它浸没于水中，且不接触容器壁和容器底（此时不能让水溢出烧杯，这就是“适量水”的意思）。测出此时的总质量为m₂；（这可是烧杯、水和石块排开水的质量之和噢！）

计算可得ρ_石=m_石ρ_水/( m₂-m₁)

说明：本实验中应在学习“浮力”之后才能做，另外学生在操作过程中注意要使石块系得牢，水一定要适量。当然，水若溢出到天平盘中并不影响结果，但我们应当提醒学生考虑到仪器安全，同时也要对学生的操作协调性及学生间的配合能力和协作意识提出一定要求。

二、用天平测蜡的密度（压入法）

物质特点：不溶于水，比水密度小。

实验思路：先测质量，后测体积（为了测体积要借助ρ_水已知）

实验仪器材料：天平（砝码）、烧杯、水、细铁丝、蜡块

实验步骤：

1.将天平放在水平台上，并调节平衡螺母，使天平横梁平衡；

2.用天平称出蜡块的质量为m_蜡；

3.将盛有适量水的烧杯放在天平左盘，测出烧杯和水的总质量为m₁；

4.将蜡块放在水中，然后用细铁丝将蜡块压没于水中，但蜡块不接触烧杯底和烧杯壁（这可不太容易噢！好在稍接触一下影响似乎不在。）此时测出总质量为m₂；

计算可得ρ_蜡=m_蜡ρ_水/( m₂-m₁)

说明：本实验最好由两个学生配合，细铁丝也不会过于影响质量的测量。对于“适量水”上面已有表述。

三、用天平测木块的密度（沉锤法）

物质特点：不溶于水，比水密度小，吸水

实验思路：先测质量，后测体积（为了测体积要借助ρ_水已知）

实验仪器材料：天平（砝码）、烧杯、水、铁块、木块、细线

实验步骤：

1.将天平放在水平台上，并调节平衡螺母，使天平横梁平衡；

2.用天平称出木块的质量为m_木；

3.用细线将木块系住，在木块稍下方再系住铁块（我的经验铁块和木块距离约1cm左右，真要命！）；

4.将盛有适量水的烧杯放在天平左盘，提着细线，先将铁块浸没于水中，不接触烧杯壁，测出此时的总质量为m₁；

5.再将木块浸没于水中，并使铁块不接触烧杯底，木块不接触烧杯壁。测出总质量为m₂；

计算可得ρ_木=m_木ρ_水/( m₂-m₁)

说明：本实验最好由两个学生配合，在操作上不过真正的困难可能在于系铁块和适量水。但要命的是木块“吸水”，不过如果你看了前几篇的论述，可能就知道我的观点：“吸水”就是空心，除非你的实验目的是测“平均密度”，否则“吸水”对本实验没有任何影响。再有，在第4步中不需要测水和烧杯的总质量，原因没必要讲了。

四、用天平测盐水的密度（二次称量法）

实验思路：先物体排开水的质量m_排水（为了测体积要借助ρ_水已知），再测物体排开盐水的质量m_排水

实验仪器材料：天平（砝码）、两个烧杯、水、盐水、石块、细线、抹布

实验步骤：

1.将天平放在水平台上，并调节平衡螺母，使天平横梁平衡；

2.将盛适量水的烧杯放在天平左盘，测出质量为m₁；

3.用细线系住石块，然后将石块浸没于水中，不接触烧杯底和壁，读取此时的质量为m₂；

4.取下盛水烧杯，将盛适量盐水的烧杯放在天平左盘上，测出总质量为m₃

5.用抹布将石块上的水擦干，然后将石块浸没于盐水中，不接触烧杯底和壁，读取此时的质量为m₄；

计算可得ρ_盐水=（m₄-m₃）ρ_水/( m₂-m₁)

说明：本实验的操作不困难，倒是计算时需要一定数学运算技巧。至于“二次称量法”之名，作者希望大家能够接受，根本目的是让学生方便识记，形成思维模式而已。

小结：本专题属于对基础知识之变通，有人认为这是“应考本位”的，作者不敢苟同。理由只有一个：如果学生只能按某种方式去思考问题，不去变通，那就会未老先衰。反之，给学生一个任务，让他们学会运用发散思维，通过不同方式达成目标，开发思维模式，形成学习态度，不正是教育教学之本质吗？