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如何理解物質(zhì)的密度

 羅建新s01k3a05 2020-12-10

【知識(shí)回顧】

1.質(zhì)量

質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少,是物質(zhì)的一種屬性,它的大小不隨物體的形狀、狀態(tài)、位置的改變而改變。

物體所含有的物質(zhì)越多,它的質(zhì)量就越大。

質(zhì)量的國(guó)際單位是千克(Kg),常用單位有克(g)、毫克(mg)、頓(T)等, 
1Kg=103g

實(shí)驗(yàn)室常用托盤天平測(cè)量物體的質(zhì)量。

2.體積
因?yàn)殚L(zhǎng)度的國(guó)際單位是米(m),體積的國(guó)際單位是立方米(m3).

長(zhǎng)度的常用單位是厘米(cm),體積的常用單位是立方厘米(cm3).

因?yàn)椋?m=102cm,所以,體積的國(guó)際單位與常用單位的換算關(guān)系為:

1m3=106cm3

3.液體體積
在日常生活中,液體體積單位常用升(L)或毫升(ml)計(jì)量.

例如,加油站加油,以升為單位計(jì)費(fèi).

升(L)跟體積常用單位立方分米(dm3)表示的體積數(shù)相同,也就是:
1升(L)=1立方分米(dm3)即:
1L=1dm3

實(shí)驗(yàn)室玻璃容器以及超市瓶裝飲料等,一般都以毫升(ml)單位.

毫升(ml)跟體積常用單位立方厘米(cm3)表示的數(shù)相同,也就是:
1毫升(ml)=1立方厘米(cm3)即:
1ml=1cm3

升(L)與毫升(ml)的換算關(guān)系:

因?yàn)椋?L=1dm3,1ml=1cm3,

1dm3=103cm3.

所以:1L=103ml

【舉手提問】

1.相同體積的不同物體的質(zhì)量相同嗎?

2.不同體積的同種物體的質(zhì)量相同嗎?

3.什么叫密度?如何理解密度的含義?

4.如何用公式表示密度?

5.密度的單位有哪些?

6.如何應(yīng)用密度進(jìn)行計(jì)算?

【新課學(xué)習(xí)】

一、體積相同的不同物質(zhì)的質(zhì)量不同

在物理實(shí)驗(yàn)室,用天平和正方體組或圓柱體組,探究物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系。
[實(shí)驗(yàn)器材]
天平            砝碼

正方體組            圓柱體組

[實(shí)驗(yàn)方法]

實(shí)驗(yàn)小組用天平分別測(cè)出體積相同的木塊、鋁塊、鐵塊、銅塊等質(zhì)量,比較它們質(zhì)量的大小。

[實(shí)驗(yàn)步驟]
下圖是其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)情景.
用一組體積都是6cm3的鋁塊、鐵塊和銅塊,分別用天平測(cè)出它們的質(zhì)量,比較金屬塊質(zhì)量的大小.

銅塊     鐵塊     鋁塊  

鋁塊質(zhì)量:17.2g

鐵塊質(zhì)量:47.2g

銅塊質(zhì)量:50.6g

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄]

實(shí)驗(yàn)表明:

從實(shí)驗(yàn)中看到,體積相同的鋁、鐵、銅,鋁塊的質(zhì)量最小,銅塊的質(zhì)量最大。
換用另一正方體組,得到的結(jié)果跟圓柱體組相同。

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]
體積相同的不同物質(zhì)的質(zhì)量不同。

二、同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系

用天平測(cè)出體積不同鋁塊的質(zhì)量,探究鋁塊的質(zhì)量跟它的體積有什么關(guān)系?

[觀察與實(shí)驗(yàn)]

[實(shí)驗(yàn)器材]

天平、砝碼、圓柱體組(鋁)

天平            砝碼

鋁圓柱體組

[視頻]  
 實(shí)驗(yàn):同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系


[實(shí)驗(yàn)反思]

1.實(shí)驗(yàn)至少做三次,避免實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偶然性,尋找普變規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)表明:

同種物質(zhì)的質(zhì)量與它的體積成正比;質(zhì)量與體積的比值不變。

同種物質(zhì)的質(zhì)量與它的體積關(guān)系可用圖像描述出來。

下圖是實(shí)驗(yàn)中鋁塊的m-V圖像

2.實(shí)驗(yàn)中若換用木塊、鐵塊或鐵塊測(cè)量,會(huì)得到相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.只是質(zhì)量與體積的比值不同。

如下圖是用鋁塊和木塊對(duì)比實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的m-V圖像。

可以看出,質(zhì)量與體積的比值鋁塊比木塊大。

由此可知:

同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值不變,

不同物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值一般不同。

三.正確理解度概念

1.概念

由上面的實(shí)驗(yàn)可知,同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值是一定的.

物質(zhì)不同,其比值一般也不同。

如下圖是甲、乙兩種物質(zhì)m-v圖像,從圖像中看出,

甲質(zhì)量與體積的比值為:

2.7/1=5.4/2=2.7不變。

乙質(zhì)量與體積的比值為:

1.8/2=2.7/3=0.9不變。

圖像反映了不同物質(zhì)的不同性質(zhì),

在物理學(xué)中用密度(density)表示這種性質(zhì)。

某種物質(zhì)質(zhì)量與體積之比叫做這種物質(zhì)的密度.

根據(jù)物理學(xué)對(duì)密度的定義可以得出,圖像中甲物質(zhì)的密度是2.7g/cm3.

乙物質(zhì)的密度是0.9g/cm3.

2.如何理解密度的概念

①密度是物質(zhì)的一種特性,它的大小取決于物質(zhì)的種類。

比如:上面實(shí)驗(yàn)時(shí)體積都是6cm3的銅塊、鐵塊和鋁塊質(zhì)量不同。


質(zhì)量與體積的比值不同,也就是它們的密度不同,

鋁為2.8g/cm3、鐵為7.8g/cm3、銅為8.7g/cm3.

(計(jì)算數(shù)據(jù)為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),不是精確測(cè)量值)

②同種物質(zhì)的密度不變,它的大小與質(zhì)量和體積無(wú)關(guān)。

比如下圖:
一段鐵絲剪掉2/3,剩下的1/3比原來的鐵絲質(zhì)量和體積都變小了,但剩下1/3的質(zhì)量與體積的比值不變,也就是鐵絲密度不變。

液體質(zhì)量與體積的關(guān)系與固體相同,同種液體密度不變。

比如下圖:
將一杯水倒掉一半,剩下的一半的水質(zhì)量和體積都變小了,但質(zhì)量與體積的比值不變,也就是水的密度不變。


③不同物質(zhì)的密度一般不同。

比如:
固體:金的密度19.3g/cm3,
松木的密度0.5g/cm3.

黃金        松木

液體:
水的密度1.0g/cm3,
汽油的密度0.71g/cm3.

水              汽油
氣體:
二氧化碳1.98kg/m3,
氫氣0.09kg/m3.

3.公式

因?yàn)椋好芏?質(zhì)量/體積

m—質(zhì)量,V—體積,ρ—密度

那么,

ρ=m/V    變式:m=ρV    V=m/ρ

4.單位 

國(guó)際單位:

m—質(zhì)量—千克(Kg)
V—體積—立方米(m3)
ρ—密度—千克每立方米(Kg/m3

常用單位:

m—克(g)
V—立方厘米(cm3)
ρ—克每立方厘米(g/cm3

換算關(guān)系:

因?yàn)椋?g=10-3kg,1cm3=10-6m3

那么:

1g/cm3=10-3kg/10-6m3

=1×103Kg/m3.

所以:

1g/cm3=1×103kg/m3

5.密度單位的意義

密度是物體單位體積的質(zhì)量,這個(gè)質(zhì)量越大密度就越大,反之越小。

如:水的密度是1.0×103Kg/m3表示體積是1m3的水的質(zhì)量是1.0×103Kg.

6.常用物質(zhì)密度表

[溫馨提示]

水的密度是最基本的物理常數(shù),請(qǐng)記?。?/p>

ρ=1.0g/cm3=1.0×103kg/m3

密度表

讀表發(fā)現(xiàn):
①不同物質(zhì)的密度一般不同;
②物質(zhì)的密度跟狀態(tài)有關(guān)。
③物質(zhì)的密度還與溫度和大氣壓有關(guān)。

四、應(yīng)用密度進(jìn)行計(jì)算

1.應(yīng)用密度求質(zhì)量

例題:

矗立在天安門廣場(chǎng)的人民英雄紀(jì)念碑,高37.94m,由17000多塊花崗巖石塊砌成。碑心石是一塊整的花崗巖,長(zhǎng)14.7m、寬2.9m、厚1m,它的質(zhì)量有多大?

這道例題告訴我們,根據(jù)密度公式可以得出,物體的質(zhì)量等于它的密度與體積的乘積。

因此,知道了物體的體積,查出組成該物體的物質(zhì)的密度,就可以算出它的質(zhì)量。

即:m=ρV

對(duì)于不能直接稱量的龐大物體,這是求質(zhì)量的簡(jiǎn)便辦法。

2.應(yīng)用密度求體積

例題:

形狀不規(guī)則的冰塊,稱得其質(zhì)量為270g,求這些塊冰的體積和冰塊融化成水的體積。

分析:

由于冰塊形狀不規(guī)則,無(wú)法直接測(cè)量它的體積,冰融化成水也無(wú)法直接測(cè)出水的體積。

根據(jù)密度公式ρ=m/V

可以得出:V=m/ρ.

從密度表中查出冰的密度,再用質(zhì)量除以冰的密度就得出冰的體積。

因?yàn)?span>冰化成水的質(zhì)量不變,再用質(zhì)量除以水的密度就得出水的體積。

解:

已知:m=270g,

查密度表得到冰的密度:

統(tǒng)一單位

ρ=0.9×103kg/m3=0.9g/cm3.

根據(jù)公式ρ=m/V得:V=m

=270g/0.9g/cm3=300cm3.

查表得到水的密度:

統(tǒng)一單位

ρ=1.0×103kg/m3=1.0g/cm3.

因?yàn)閙=m=270g.

根據(jù)公式ρ=m/V得:V=m

=270g/1.0g/cm3=270cm3

從此題可以看出,對(duì)于形狀不規(guī)則的物體,在已知質(zhì)量的情況下,根據(jù)密度公式,可以算出物體的體積。

這是間接計(jì)算物體體積的辦法。

【中考真題訓(xùn)練】

1.(2018福建A卷13題)
很多同學(xué)知道自己的身高和體重,卻不知道自己的體積,某同學(xué)身高170cm,體重60kg,他的體積約為(  )
A.0.006m3    B. 0.06m3  

C. 0.6m3        D. 6m3

2.(2019河池)

下列對(duì)質(zhì)量和密度的認(rèn)識(shí),正確的是(   )

A.物質(zhì)的密度與質(zhì)量成正比

B.體積相同的鐵塊和木塊質(zhì)量不同

C.物體的質(zhì)量與物體的狀態(tài)有關(guān)

D.用托盤天平可直接測(cè)出物體的密度

3.(2020青島)

關(guān)于物質(zhì)的密度,下列說法正確的是(   )

A一罐氧氣用掉部分后,罐內(nèi)氧氣的質(zhì)量變小,密度不變

B.一只氣球受熱膨脹后,球內(nèi)氣體的質(zhì)量不變,密度變大

C.一支筆用掉部分后,它的體積變小,密度變小

D.一塊冰熔化成水后,它的體積變小,密度變大

4.(2020黔東南州)

如圖所示是甲和乙兩種物質(zhì)的質(zhì)量與體積關(guān)系圖像,下列說法正確的是(  )

A.甲物質(zhì)的密度隨體積增大而增大

B.當(dāng)甲和乙兩物質(zhì)的質(zhì)量相同時(shí),乙物質(zhì)的體積較大

C.甲、乙兩種物質(zhì)的密度之比是4:1

D.體積為5cm3的乙物質(zhì),質(zhì)量為10g

5.(2020常德)

一個(gè)鋼瓶?jī)?nèi)裝有密度為6kg/m3的氧氣,某次搶救新冠病人用去了其質(zhì)量的三分之一,鋼瓶?jī)?nèi)剩余氧氣的密度為(  )

A .6 kg/m3      B. 4 kg/m3

C. 3 kg/m3      D. 2 kg/m3

6.(2020南充)

一杯牛奶有250mL,其質(zhì)量為300g,則牛奶的密度是         kg/m3;小李喜歡喝加糖的牛奶,加糖溶解后,牛奶的密度會(huì)        (選填變大”“不變”或“變小”).

7.(2019桂林)

如圖所示,兩個(gè)形狀相同的燒杯,分別盛有質(zhì)量相等的水和酒精,根據(jù)圖中液面的高度和液體密度知識(shí),可知A液體是         ,B液體是          .(  ρ酒精

8.(2019泰州)

用刻度尺測(cè)出實(shí)心合金塊的邊長(zhǎng)為2.00cm,用天平測(cè)量合金塊的質(zhì)量,示數(shù)如圖所示,合金塊的質(zhì)量為          g,算出合金塊的密度ρ=       g/cm3.

若將此合金塊切去一半,則剩余部分的密度        (選填“變大”“變小”或“不變”).

9. (2018龍東18題)

體積相同的甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為3:2,則甲、乙兩物體的密度之比為          .
如果把甲 、乙兩物體都截去一半,兩物體剩余部分的密度之比為          .

10.(2020甘孜州)(12分)
建筑工地需要400m3的沙石,為了估測(cè)沙石的密度,用一只空桶平平裝滿一桶沙石,測(cè)得桶中的沙石的質(zhì)量為52kg,再用這只桶裝滿一桶水,測(cè)得桶中水的質(zhì)量為20kg,ρ=1.0×103kg/m3,

求:

(1)桶的容積是多少?

(2)沙石的密度是多少?

(3)若用一輛載重4000kg的卡車將沙石運(yùn)送到工地,至少要運(yùn)多少車?


!

參考答案:

1.B    2.B    3.  D  4. D  5. B   

6. 1.2×103     變大  7.  酒精    水

8. 62.4    7.8    9.   3:2     3:2

10.  (1)0.02 m3(2)2.6×103kg/m3  (3)260車

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