
矗立在天安門(mén)廣場(chǎng)的人民英雄紀(jì)念碑,碑身高37.94 m,由413塊花崗巖石塊砌成。碑心石由一整塊花崗巖經(jīng)多次加工而成,當(dāng)這塊花崗巖被加工成長(zhǎng)14.7 m、寬2.9 m、厚1.0 m的長(zhǎng)方體巨石時(shí),它的質(zhì)量約為多少?
第4節(jié) 密度的應(yīng)用
矗立在天安門(mén)廣場(chǎng)的人民英雄紀(jì)念碑碑身高37.94 m,由413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1.0m,它的質(zhì)量約為多少?
碑心石的體積:V=14.7m×2.9m×1.0m=42.6m3查表,取花崗巖的密度 ρ=2.8×103kg/m3 由公式ρ=m/V 得 m=ρV=2.8×103 kg/m3×42.6 m3=119.3×103 kg =119.3 t 此題告訴我們,可以用密度知識(shí)計(jì)算不便稱(chēng)量的物體的質(zhì)量。
修繕某文物需要使用厚度為0.15μm的金箔,這種金箔主要由黃金制成。假設(shè)沒(méi)有損耗,那么10g的黃金能修繕多大面積?
查表,黃金的密度 ρ=19.3×103kg/m3 代入公式,可以得到10g黃金的體積由于所用金箔的厚度d=0.15μm,則能修繕的面積
在學(xué)習(xí)了密度的知識(shí)后,小明和班上的同學(xué)想探究一張木制課桌的體積,于是他們用臺(tái)秤測(cè)出了一張課桌的質(zhì)量為14.4kg,到木工房找了一小塊和課桌材質(zhì)相同的木塊作樣本,用天平測(cè)出小木塊的質(zhì)量為32.4g,用量筒測(cè)出小木塊的體積為45cm3。則:(1)小木塊的密度為多少?(2)木制課桌的體積為多少?
小木塊的質(zhì)量為m1=32.4g,小木塊的體積為V1=45cm3,小木塊的密度為課桌的質(zhì)量為m2=14.4kg,木制課桌的體積為:
物質(zhì)的密度是物質(zhì)的特性,同種物質(zhì)密度是相同的,不同物質(zhì)的密度一般是不同的。所以可用密度鑒別物質(zhì)。先根據(jù)ρ=m/V測(cè)出物質(zhì)的密度值,再查密度表確定是哪種物質(zhì),運(yùn)用密度值即可鑒別商品真?zhèn)?。如果測(cè)量值和理論值吻合,材料可能為真,不吻合則說(shuō)明材料有假。
體育鍛煉用的一個(gè)實(shí)心“鉛球”的質(zhì)量是4kg,經(jīng)測(cè)量知道它的體積是0.57dm3。這個(gè)球是用純鉛制造的嗎?
銀飾品深受人們喜愛(ài),但是銀飾品不一定都用純銀制成。有些銀飾品的成分除銀之外,還可能有銅、鎳等。通過(guò)測(cè)量密度可以對(duì)其是否為純銀作出初步判斷。
用密度鑒別物質(zhì),這種鑒別方法是不是絕對(duì)可靠?
不同物質(zhì)的密度可以是相同的,例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3。在知道密度的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)兩者氣味的比較,可以鑒別酒精和煤油。一些混合物的密度和一些物質(zhì)的密度相等。要準(zhǔn)確的鑒別物質(zhì),既要看密度,還要看顏色、氣味、硬度等,常常需要多種方法并用。
2. 密度在社會(huì)生活中的一些應(yīng)用
(1)商業(yè)中鑒別牛奶的質(zhì)量、酒的品質(zhì)
標(biāo)準(zhǔn)牛奶的密度是1015~1040 kg/m3 ±0.3 kg/m3,大于水的密度,若測(cè)出牛奶的密度不在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍,表明不合格。
(2)測(cè)量密度,確定礦藏種類(lèi) 勘探隊(duì)員在野外勘探時(shí),通過(guò)采集的樣品的密度等信息,可以確定礦藏的種類(lèi)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。(3)根據(jù)密度,鑒別產(chǎn)品優(yōu)劣 例如用鹽水選種,把種子放到鹽水里,飽滿(mǎn)的種子因?yàn)槊芏却蠖恋禁}水底。癟殼和雜草的種子因?yàn)槊芏刃《≡邴}水表面。
(4)根據(jù)密度大小選擇合適的材料根據(jù)m=ρV可知,在體積相同時(shí),密度越小,質(zhì)量越小,密度越大,質(zhì)量越大。 ①航空器材中,常采用高強(qiáng)度、低密度的合金或新型合金材料,減小自身的質(zhì)量。
②機(jī)器底座的作用是為了增加穩(wěn)度,壓路機(jī)的滾筒是對(duì)路面的壓力大。這些情況下,要求它們的質(zhì)量大一些,所以人們就常常選用堅(jiān)固、密度大的材料來(lái)制作。
③拍攝影視劇中房屋倒塌砸傷人的特技鏡頭時(shí),要求道具的質(zhì)量要小,人們常選用密度很小的泡沫塑料做道具。在產(chǎn)品包裝中,常采用密度很小的泡沫塑料作填充物,減小質(zhì)量,同時(shí)起到防震作用,便于運(yùn)輸,價(jià)格低廉。
視頻欣賞——《密度與物質(zhì)鑒別》
如圖所示是我國(guó)自行研制的C919大型噴氣客機(jī)。工程師將一質(zhì)量是7.9kg的鋼制零件改用等體積的第三代鋁鋰合金替換,該零件的體積是______m3,用鋁鋰合合制成的新零件質(zhì)量為_(kāi)____kg。可見(jiàn),用第三代鋁鋰合金替換鋼制零件可以減小自身的 。(鋼的密度為7.9×103kg/m3,鋁鋰合金的密度為2.4×103kg/m3)
鋰合合制成的新零件質(zhì)量為 m=ρV =2.4×103kg/m3×10-3m3 =2.4kg用第三代鋁鋰合金替換鋼制零件可以減小自身的質(zhì)量。
如圖所示是一把宜興茶壺。小明同學(xué)想知道茶壺這種材料的密度,于是他用天平測(cè)出壺蓋的質(zhì)量為44. 4g,再把壺蓋放入裝滿(mǎn)水的溢水杯中,并測(cè)得溢出水的質(zhì)量是14. 8g。(已知茶壺材料是實(shí)心的不浸水)(1)溢出水的體積是多少?(2)請(qǐng)你幫小明算出這種材料的密度是多少?(3)若測(cè)得整個(gè)空茶壺的質(zhì)量為159g,則該茶壺所用材料的體積為多大?
(1)溢出水的體積即為壺蓋的體積 (2)這種材料的密度是(3)該茶壺所用材料的體積為
(1)材料的物理性質(zhì)我們周?chē)纳钣闷肥怯筛鞣N材料制成的:金屬、陶瓷、玻璃、塑料,等等。一般來(lái)說(shuō),不同的材料具有不同的物理性質(zhì)。除密度不同外,材料的導(dǎo)電性、磁性、彈性、硬度、延展性等也往往各不相同。在生產(chǎn)生活中,人們利用各種材料的特性,設(shè)計(jì)出所需的物品。某一種新材料的問(wèn)世及其應(yīng)用,往往會(huì)引起人類(lèi)社會(huì)的重大變革。
(2)材料的發(fā)展歷程在舊石器時(shí)代,人類(lèi)通過(guò)簡(jiǎn)單加工獲得石器,用來(lái)狩獵,維持生存。隨著石器加工制作水平的提高,人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了新石器時(shí)代,出現(xiàn)了原始手工業(yè),如制陶和紡織。青銅器的出現(xiàn)大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的發(fā)展。青銅是由銅、錫等元素組成的合金,它的熔點(diǎn)低、硬度高、耐用性強(qiáng)。我國(guó)是世界上冶鐵業(yè)出現(xiàn)較早的國(guó)家之一。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代,由鐵制作的農(nóng)具、手工工具及各種兵器得以廣泛應(yīng)用。鐵器時(shí)代的到來(lái),大大促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。隨著鋼鐵、水泥等材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,人類(lèi)社會(huì)從農(nóng)業(yè)和手工業(yè)社會(huì)進(jìn)入了工業(yè)社會(huì):隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,目前,我國(guó)自主研發(fā)的“手撕鋼”比紙還要薄,被不斷應(yīng)用到許多高新技術(shù)領(lǐng)域。
(3)新材料——?dú)饽z20世紀(jì),各種新材料層出不窮。例如,氣凝膠是當(dāng)今世界上密度最小的固體。這種新材料具有隔熱、耐高溫等性能,在新能源汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域有多種用途。而半導(dǎo)體等新材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,則把人類(lèi)社會(huì)由工業(yè)社會(huì)推向信息社會(huì)。基于材料對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用,人們將信息、能源和材料并列為現(xiàn)代文明的三大支柱。在這三大支柱中,材料又是能源和信息的基礎(chǔ)。
氣凝膠是一種很輕的固體,如圖所示。它是將硅膠快速萃取水分,隨后與二氧化碳替換而成,其99%的成分是由氣體組成的。氣凝膠能經(jīng)受超過(guò)1300℃的高溫;18mm厚的一層氣凝膠足以保護(hù)宇航員抵御零下130℃的低溫;氣凝膠又被稱(chēng)為“最佳海綿”,可以完全吸收水中的污染物質(zhì)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ?。〢.氣凝膠的隔熱性較差 B.氣凝膠的密度很小C.氣凝膠能耐高溫 D.氣凝膠可用來(lái)凈化水
A.由題目中“抵御零下130℃的低溫”可知,其隔熱性能很好,故A錯(cuò)誤,符合題意;B.由“氣凝膠是一種很輕的固體”“其99%的成分是由氣體組成的”可知其密度很小,故B正確,不符合題意;C.由“能經(jīng)受超過(guò)1300℃的高溫”可知其耐高溫,故C正確,不符合題意;D.由“可完全吸收水中的污染物質(zhì)”可知其可用來(lái)凈化水,故D正確,不符合題意。
1. 建筑工地需要沙石400m3,若用載重4t的卡車(chē)運(yùn)送,需運(yùn)多少車(chē)?(ρ沙=2.6×103kg/m3)
沙石的總質(zhì)量m沙=ρ沙V沙= 2.6×103 kg/m3×400m3 =1.04 ×106 kg = 1.04 ×103 t
需運(yùn)車(chē)數(shù) n= m沙/m1=1040 t /4t=260(車(chē))
2. 一捆銅線(xiàn),質(zhì)量是89kg,銅線(xiàn)的橫截面積是25mm2。這捆銅線(xiàn)的長(zhǎng)度是多少?
銅的密度ρ=8.9×103 kg/m3
3. 用天平和尺能不能得出一塊長(zhǎng)方形鋁箔的厚度?如果能,寫(xiě)出你的辦法。
利用天平可測(cè)出鋁箔的質(zhì)量,已知鋁箔的密度,根據(jù)密度公式可得出鋁箔的體積,利用刻度尺可測(cè)出鋁箔的長(zhǎng)和寬,根據(jù)體積公式可算出鋁箔的厚度。故用天平和尺能求出它的厚度。具體的辦法:①用調(diào)好的天平測(cè)出長(zhǎng)方形鋁箔的質(zhì)量m;②已知鋁箔的密度為ρ,所以鋁箔的體積為V=m/ρ;③用刻度尺測(cè)出長(zhǎng)方形鋁箔的長(zhǎng)a、寬b;④鋁箔的表面積為S=ab;⑤所以,鋁箔的厚度為
4. 生活中鋁箔的應(yīng)用非常廣泛,下表給出的是廚房中使用的某厚質(zhì)鋁箔的長(zhǎng)度、寬度和厚度等相關(guān)信息。假設(shè)鋁箔由純鋁制作,請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù),判斷它的質(zhì)量是否與標(biāo)稱(chēng)的相同。
純鋁的密度ρ=2.7×103 kg/m3鋁箔的體積V=0.3m×8m×0.015×10-3 m=3.6×10-5m3 鋁箔的質(zhì)量 m=ρV= 2.7×103 kg/m3×3.6×10-5m3 =9.72×10-2kg = 97.2g 鋁箔的質(zhì)量與標(biāo)稱(chēng)的不相同。
5. 我國(guó)唐代的“黃河鐵?!笔鞘澜鐦蛄菏飞系墓鍖?,巨大的鐵牛起到固定索橋的作用。若最大的一尊鐵牛的質(zhì)量為72t,要用密度為1.35 ×103 kg/m3的石膏制作一個(gè)體積是鐵牛萬(wàn)分之一的模型,需用石膏的質(zhì)量約為多少? 假設(shè)鐵牛的密度為7.9×103 kg/m3
1.密度是物質(zhì)的重要特性,利用密度可以鑒別物質(zhì),但對(duì)物質(zhì)的鑒別,我們還可以應(yīng)用其他科學(xué)知識(shí),做進(jìn)一步的鑒定。從密度表上我們知道,一些不同物質(zhì)的密度是相同的。例如,酒精和煤油都是液體,它們的密度都是0.8×103kg/m3。下列關(guān)于鑒別物質(zhì)的方法中不正確的是( )A.通過(guò)它們的氣味不同鑒別B.通過(guò)它們的顏色、透明度鑒別C.通過(guò)它們能否燃燒、硬度等性質(zhì)的差異鑒別D.通過(guò)它們的質(zhì)量大小鑒別
ABC. 通過(guò)物質(zhì)的氣味不同;通過(guò)它們的顏色、透明度;通過(guò)它們能否燃燒、硬度等性質(zhì)的差異都可以鑒別物質(zhì)。D. 通過(guò)它們的質(zhì)量大小不能鑒別。故選D.
2. 如圖所示,為冬奧會(huì)的金、銀、銅牌,三種獎(jiǎng)牌的設(shè)計(jì)均以中國(guó)古代玉石同心圓玉璧為基礎(chǔ),圓環(huán)代表著奧林匹克精神以及團(tuán)結(jié),他們的形狀、大小及花紋等完全一致。獎(jiǎng)牌雖不是純金屬制成,但可以通過(guò)一些方法鑒別獎(jiǎng)牌的種類(lèi),下列措施中合理的是( ?。〢.觀(guān)察金牌的顏色B.測(cè)量金牌的質(zhì)量C.測(cè)量金牌的體積D.測(cè)量金牌的密度
ABC.不同物質(zhì)可能有相同的顏色、質(zhì)量和體積,所以不能通過(guò)觀(guān)察金牌的顏色、測(cè)量金牌的質(zhì)量和測(cè)量金牌的體積來(lái)鑒別金牌的種類(lèi);故A、B、C錯(cuò)誤,不符合題意;D.不同物質(zhì)的密度一般不同,利用物質(zhì)的密度可以鑒別物質(zhì),所以可以通過(guò)測(cè)量金牌的密度,然后與相應(yīng)的物質(zhì)的密度對(duì)比,以確定金牌是哪一種物質(zhì);故D正確,符合題意。 所以選D.
3. 我國(guó)浙江大學(xué)研制出了一種超輕氣凝膠——“全碳?xì)饽z”。刷新了目前世界上最輕材料的紀(jì)錄。其內(nèi)部由碳納米管和石墨稀共同支撐起無(wú)數(shù)個(gè)孔隙,充斥著空氣,因此極為輕盈,密度僅為0.16×10?3g/cm3,合 kg/m3。如圖所示,由氣凝膠制成約8cm3的“碳海綿”亭亭玉立地靜止在桃花的花蕊上,這塊“碳海綿”的質(zhì)量為 g。
因?yàn)? g/cm3=103kg/m3 所以 0.16×10?3 g/cm3=0.16kg/m3 這塊“碳海綿”的質(zhì)量為m=ρV=0.16×10?3g/cm3×8 cm3=1.28×10-3 g
4.物理知識(shí)與生活聯(lián)系非常緊密,下列關(guān)于密度的一些說(shuō)法正確的是( )A.1kg水和1kg冰的密度相同B.可以利用密度來(lái)鑒別物質(zhì),因?yàn)椴煌镔|(zhì)的密度一定不同C.發(fā)生火災(zāi)時(shí),受困人員常采取彎腰腿至爬行的姿勢(shì)撒離,這是因?yàn)楹杏泻ξ镔|(zhì)的空氣溫度較高,密度較小,大量聚集在房間的上方D.為減輕質(zhì)量,航空器材常采用強(qiáng)度高、密度大的合金或新型合成材料
A.1kg水和1kg冰的質(zhì)量相同,但是水凝固成冰后體積增大,根據(jù)ρ=m/V可知,冰的密度變小,故A錯(cuò)誤;B.不同物質(zhì)的密度一般不同,所以可以利用密度來(lái)鑒別物質(zhì),但也有個(gè)別密度相同的不同物質(zhì),例如酒精和煤油密度相同,故B錯(cuò)誤;C.發(fā)生火災(zāi)時(shí),溫度較高,室內(nèi)有毒氣體體積膨脹,密度減小,根據(jù)物體的浮沉條件,密度小的有毒氣體大量聚集在房間的上方,所以為了避免吸入有毒氣體,受困人員應(yīng)該采取彎腰腿至爬行的姿勢(shì)撒離火場(chǎng),故C正確;D.航空器材的體積一定,由m=ρV可知,材料的密度越小,航空器材的質(zhì)量越小,所以航空器材常采用強(qiáng)度高、密度小的合金或新型合成材料制造,D錯(cuò)誤。故選C。
5.在加油站加油時(shí),合格汽油的密度應(yīng)該為0.71×103 kg/m3,如果汽油的成分中含重油偏大,就是不合格產(chǎn)品,重油的密度大于汽油的密度,不合格的汽油的密度會(huì)偏大。有的加油站通常使用密度瓶來(lái)檢驗(yàn)汽油的密度,如果密度瓶空瓶的質(zhì)量為120 g,裝滿(mǎn)水后質(zhì)量為320 g,若裝滿(mǎn)汽油質(zhì)量為266 g,試判斷該汽油是否合格?
(1)瓶中水的質(zhì)量為:m水=320g-120g =200 g
(2)裝滿(mǎn)汽油,汽油質(zhì)量 m油=266g-120g =146g,則汽油的密度為:
6. 如圖,冰墩墩是2022年北京冬奧會(huì)的吉祥物,它將熊貓形象與富有超能量的冰晶外殼相結(jié)合,裝飾彩色光環(huán),整體形象酷似航天員,若測(cè)得某個(gè)空心陶瓷冰墩墩紀(jì)念品質(zhì)量為115g,總體積為100cm3。(ρ陶瓷=2.3×103kg/m3,ρ石蠟=0.8×103kg/m3)(1)該“冰墩墩”所用陶瓷的體積為多少?(2)該“冰墩墩”空心部分體積多大?(3)若用石蠟打造一個(gè)實(shí)心的外形相同的“冰墩墩”紀(jì)念品,則石蠟冰墩墩的質(zhì)量是多少?
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