
目錄
\l "_Tc27688" 考情分析2
\l "_Tc20997" 知識建構(gòu)3
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc31120" 考點一 質(zhì)量 PAGEREF _Tc31120 \h 3
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 \l "_Tc28358" PAGEREF _Tc28358 \h 3
提升·必考題型歸納 \l "_Tc23517" PAGEREF _Tc23517 \h 5
\l "_Tc8279" 考向01 質(zhì)量與質(zhì)量的估測 PAGEREF _Tc8279 \h 5
\l "_Tc30359" 考向02 用天平測物體的質(zhì)量 PAGEREF _Tc30359 \h 7
\l "_Tc8573" 考點二 密度 PAGEREF _Tc8573 \h 8
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 \l "_Tc3531" PAGEREF _Tc3531 \h 8
提升·必考題型歸納 \l "_Tc24916" PAGEREF _Tc24916 \h 10
\l "_Tc6931" 考向01 密度概念與密度公式 PAGEREF _Tc6931 \h 10
\l "_Tc31904" 考向02 密度相關(guān)計算與應(yīng)用 PAGEREF _Tc31904 \h 12
\l "_Tc26063" 考點三 測量物質(zhì)的密度 PAGEREF _Tc26063 \h 13
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 \l "_Tc4657" PAGEREF _Tc4657 \h 13
提升·必考題型歸納 \l "_Tc5634" PAGEREF _Tc5634 \h 16
\l "_Tc31769" 考向01 密度測量 PAGEREF _Tc31769 \h 16
\l "_Tc15938" 考向02 特殊方法測密度 PAGEREF _Tc15938 \h 19
\l "_Tc19759" 考點四 密度與社會生活 PAGEREF _Tc19759 \h 23
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 \l "_Tc18460" PAGEREF _Tc18460 \h 23
提升·必考題型歸納 \l "_Tc10343" PAGEREF _Tc10343 \h 24
\l "_Tc31678" 考向01 密度與溫度、水的反向膨脹 PAGEREF _Tc31678 \h 24
\l "_Tc11972" 考向02 利用密度鑒別物質(zhì) PAGEREF _Tc11972 \h 25
\l "_Tc12671" 考向03 混合物密度 PAGEREF _Tc12671 \h 27
一、課標考點分析
二、考情分析
《質(zhì)量與密度》是中考必考內(nèi)容。在各地區(qū)中考試卷中,由于試卷結(jié)構(gòu)的不同,題量和分值也存在差異,一般情況下本單元所占分值在2-6分之間,題目數(shù)量也在1-2題之間。從考題出現(xiàn)的概率看,主要有:質(zhì)量的概念與估測、密度的簡單計算、物質(zhì)密度的測量等。在這里還應(yīng)特別提醒的是物體的質(zhì)量是物體的一種屬性,物體的密度是物體的一種性質(zhì),物體的密度與物體的溫度和狀態(tài)有關(guān),是可能會變的。
考點一 質(zhì)量
一、質(zhì)量
1.質(zhì)量的概念:自然界中的一切物體都是由物質(zhì)組成的,組成物體的物質(zhì)有多有少。比如,鐵錘和鐵釘都是由鐵這種物質(zhì)組成的,但所含物質(zhì)的多少不同。物體所含物質(zhì)的多少叫質(zhì)量,通常用字母m表示。
“物體”與“物質(zhì)”的比較
(1)物體是指具有一定形狀、占據(jù)一定空間、有體積和質(zhì)量的實物,比如高山、書桌、課本、太陽,這些都是物體。
(2)物質(zhì)是指組成物體的材料,例如鐵、水、木頭等。
(3)一個物體可以由一種物質(zhì)組成,例如鐵釘;一個物體也可以由多種物質(zhì)組成,例如斧頭由木頭和鐵組成。同種物質(zhì)可以組成不同物體,如用鐵可以做成鐵軌、鐵管等不同的物體。
2.質(zhì)量的單位
(1)單位:在國際單位制中,質(zhì)量的單位是千克,符號是kg。質(zhì)量常用單位還有噸(t)、克(g)、毫克(mg)。
(2)質(zhì)量單位的換算關(guān)系:1t=1000kg,1kg=1000g,1g=1000mg;1g=10-3kg,1mg=10-3g=10-6kg。
(3)常見物體的質(zhì)量
二、質(zhì)量的測量
在生產(chǎn)、生活中,我們經(jīng)常需要知道物體質(zhì)量大小,例如買糧、買菜,一般都需要稱處貨品的質(zhì)量。
(1)生活中常見的測量質(zhì)量的工具有臺秤、電子秤、案秤、桿秤,以及測量載重汽車的質(zhì)量時用的電子磅等。
(2)在學(xué)校的實驗室和工廠的化驗室里,常用的測量工具是天平。
臺秤 電子秤 案秤 桿秤
三、天平的使用
1.天平的結(jié)構(gòu)
實驗室常用的測量質(zhì)量的工具是托盤天平,如圖所示。托盤天平的構(gòu)造:分度盤、指針、橫梁、游碼、標尺、底座、平衡螺母、托盤等,每臺天平都有一盒配套的砝碼。
2.托盤天平的使用步驟
3.天平的非正常使用
(1)游碼未歸零:使用游碼未歸零就調(diào)平的天平測量物體質(zhì)量時,相當(dāng)于在右盤中已放上一個與游碼初始示數(shù)相同的小砝碼,因此物體的實際質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量和最后游碼示數(shù)之和減去初始游碼示數(shù)。
(2)物、碼放反:天平的等量關(guān)系為:m左=m右+m游,當(dāng)錯誤地“左碼右物”放置時,天平的等量關(guān)系為:m碼=m物+m游,則物體質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量減去游碼示數(shù),即m物=m碼+m游。
4.物體質(zhì)量的特殊測量方法
(1)積累法(測多算少法)測微小物體的質(zhì)量:當(dāng)被測物體的質(zhì)量很小時,如一枚大頭針、一粒米、一個圖釘?shù)?,我們無法利用天平直接測量單個物體質(zhì)量,此時可以利用測多算少的方法測出一定數(shù)量物體的總質(zhì)量,再除以物體的數(shù)量得到一個物體的質(zhì)量。如要測量一枚大頭針的質(zhì)量,我們可以先測出多枚大頭針的總質(zhì)量m總,再用總質(zhì)量除以大頭針的枚數(shù)n,即可得出一枚大頭針的質(zhì)量:。
(2)取樣法(測少算多法)測較大物體的質(zhì)量:測量較大物體質(zhì)量時,如果物體的材質(zhì)相同可以采用取樣法。如測量已知總長度為l總的銅線的質(zhì)量m總時,若銅線的質(zhì)量太大而無法用太平直接測量,可以先測量出其中一小段銅線的質(zhì)量m,再測出這一小段銅線的長度l,根據(jù)這一段銅線的長度和銅線的總長度之間的比例關(guān)系計算銅線的總質(zhì)量,即:。
四、質(zhì)量是物體的基本屬性
形狀指物體彎曲、拉伸、壓縮等,并不是指物體被削去一部分或增加一部分。如將鋼錠壓成鋼板,其質(zhì)量不變;而將鋼錠銼成鋼球,質(zhì)量會減小。
考向01 質(zhì)量與質(zhì)量的估測
質(zhì)量的估測:(1)了解身邊常見物體的質(zhì)量;(2)將不熟悉的單位換算成熟悉的單位,然后再判斷是否合理。
質(zhì)量是物體的基本屬性:質(zhì)量是物體的基本屬性,物體質(zhì)量與物體的形狀、狀態(tài)和空間位置無關(guān)。
【例1】(2023·廣州)“掬手為升”是我國古代的計量方法之一,掬即為雙手捧。如圖,人雙手捧起的米質(zhì)量約為( )。
A. 3gB. 300gC. 30kgD. 300kg
【答案】B。
【解析】一個雞蛋質(zhì)量約為50g,人雙手捧起的米質(zhì)量約為6個雞蛋重,即300g,故ACD不符合題意,B符合題意。故選B。
【變式1-1】下列關(guān)于質(zhì)量的說法中正確的是( )。
A.水結(jié)成冰后質(zhì)量變大了 B.1kg的棉花比1kg的鐵塊質(zhì)量小
C.將鐵塊壓成鐵餅,質(zhì)量減小了 D.物理書在北京和上海的質(zhì)量是一樣的
【答案】D。
【解析】A.水結(jié)成冰后,狀態(tài)發(fā)生變化,但所含物質(zhì)的多少沒有變化,所以質(zhì)量不變,故A錯誤;
B.1kg的棉花和1kg的鐵塊質(zhì)量是相等的,故B錯誤;
C.將鐵塊壓成鐵餅,所含物質(zhì)的多少沒有發(fā)生變化,所以質(zhì)量不變,故C錯誤;
D.物理書在北京和上海的位置不同,但物質(zhì)的多少沒有變化,所以質(zhì)量是一樣的,故D正確。
故選D。
【變式1-2】(2023·河北)對中學(xué)生體育運動相關(guān)數(shù)據(jù)的估測,符合實際的是( )。
A. 立定跳遠的跳躍距離約為2m B. 一個籃球的質(zhì)量約為100g
C. 800m比賽后體溫約為45℃ D. 100m跑的成績約為8s
【答案】A。
【解析】A.立定跳遠的跳躍距離為2m左右,故A符合題意;
B.一個籃球的質(zhì)量約為550g,故B不符合題意;
C.人體的正常體溫約37℃,故C不符合題意;
D.50m跑的成績約為8s,故D不符合題意。故選A。
【變式1-3】“玉兔”月球車的質(zhì)量為140kg,合______t。從地球到月球上,月球車的質(zhì)量______(選填“變大”“變小”或“不變”)。
【答案】0.14;不變。
【解析】[1]因為1t=1000kg,所以140kg=140×10-3t=0.14t
[2]質(zhì)量是物體本身的一種屬性,不會隨位置、形狀、狀態(tài)以及溫度的改變而改變。從地球到月球上,位置改變了,物體的質(zhì)量不變,故月球車的質(zhì)量不改變。
考向02 用天平測物體的質(zhì)量
(1)天平的錯誤操作對測量結(jié)果的影響:正確使用托盤天平時,左盤內(nèi)被測物體的質(zhì)量=天平的讀數(shù)。當(dāng)游碼不在零刻度線處就開始測量時,左盤內(nèi)被測物體物體的質(zhì)量=天平的讀數(shù)-原來游碼的讀數(shù)。
(2)問題砝碼對測量結(jié)果的影響:1)砝碼磨損時質(zhì)量變?。ū葮俗⒌馁|(zhì)量?。?,測量時需要多加砝碼或多移動游碼才能使天平平衡,所以會造成測量結(jié)果偏大;(2)砝碼生銹時質(zhì)量變大(比標注的質(zhì)量大),測量時少加砝碼或少移動游碼就能使天平平衡,所以會造成測量結(jié)果偏小。
【例2】(2023·牡丹江)下列關(guān)于托盤天平的使用,正確的是( )。
A. 稱量前,游碼放到標尺左端的零刻度線處;
B. 稱量時,物體放在右盤,砝碼放在左盤;
C. 稱量時,若橫梁不平衡,應(yīng)調(diào)節(jié)平衡螺母;
D. 讀數(shù)時,被測物體的質(zhì)量與砝碼的質(zhì)量一定相等
【答案】A。
【解析】A.稱量前,將天平放在水平桌面上,游碼放到標尺左端零刻度線處,故A正確;
B.在使用天平時,應(yīng)把握“左物右碼”的原則,即稱量時,物體放在左盤,砝碼放在右盤,故B錯誤;
C.在稱量時,通過增減砝碼或移動游碼來進行,而不能通過調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡,故C錯誤;
D.物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加上游碼對應(yīng)示數(shù),被測物體的質(zhì)量與砝碼的質(zhì)量不一定相等,故D錯誤。故選A。
【變式2-1】(2023·深圳)如圖所示,亮亮同學(xué)做了如下測量:
如圖1,物體質(zhì)量為:______g;
如圖2,停表讀數(shù)為:______s;
如圖3,彈簧測力計讀數(shù)為:______N。
【答案】①100.6;②100.8;③2.6。
【解析】[1]標尺分度值為0.2g,天平稱得物體質(zhì)量為m=100g+0.6g=100.6g
[2]由圖2可得小表盤中讀數(shù)為1min,指針偏過中間刻度線,所以大表盤讀數(shù)為40.8s,則停表讀數(shù)為100.8s。
[3]彈簧測力計的分度值為0.2N,由圖知彈簧測力計的讀數(shù)為2.6N。
【變式2-2】(2023·蘇州)托盤天平相當(dāng)于______杠桿。調(diào)節(jié)天平平衡時,指針如圖甲,此時應(yīng)將平衡螺母向______調(diào)節(jié)。測量物體質(zhì)量時,右盤砝碼及游碼示數(shù)如圖乙,物體質(zhì)量為______g。
【答案】①等臂;②右;③26.4。
【解析】[1]托盤天平的支點在橫梁的中心,左右兩側(cè)的力臂相等,屬于等臂桿杠。
[2]由圖甲可知,指針偏向分度盤中線的左側(cè),應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié),使天平在水平位置平衡。
[3]由圖乙可知,右盤砝碼的總質(zhì)量為20g+5g=25g
標尺分度值為0.2g,游碼的讀數(shù)為1.4g,則物體質(zhì)量為25g+1.4g=26.4g。
【變式2-3】利用天平測物體的質(zhì)量時,發(fā)現(xiàn)有一砝碼已經(jīng)粘上一些泥,這樣測出的質(zhì)量將比物體的實際質(zhì)量( )。
A.偏大 B.偏小 C.不變 D.無法確定
【答案】B。
【解析】利用天平測物體的質(zhì)量時,天平平衡后,物體質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量加游碼對應(yīng)的刻度。若一砝碼已經(jīng)粘上一些泥,則物體的質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量加游碼對應(yīng)的刻度再加上泥的質(zhì)量。本題中測出的物質(zhì)質(zhì)量沒有加上砝碼上泥的質(zhì)量,所以偏小。
故選B。
考點二 密度
一、密度
1.密度的概念:大量實驗表明,同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值是一定的。物質(zhì)不同,其比值一般不同,這反映了不同物質(zhì)的不同性質(zhì)。
在物理學(xué)中,某種物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量與它的體積之比叫做這種物質(zhì)的密度(比值定義法)。密度用ρ表示,在數(shù)值上等于物體單位體積的質(zhì)量。
2.對密度的理解
(1)密度是物質(zhì)的一種性質(zhì),在條件一定情況下,每種物質(zhì)的密度是確定的,密度不隨物體的質(zhì)量或體積的變化而變化。例如,一杯牛奶的密度與一滴牛奶的密度一樣大。
(2)物質(zhì)密度受物質(zhì)狀態(tài)和溫度的影響:當(dāng)物質(zhì)在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(例如熔化、凝固等),或物體的溫度發(fā)生變化時(如熱脹冷縮),質(zhì)量不變,但體積發(fā)生變化,密度發(fā)生變化。如常溫常壓下水的密度為1.0×103kg/m3,變?yōu)楸竺芏葹?.9×103kg/m3。
(3)日常生活中,人們往往感覺密度大的物質(zhì)“重”,密度小的物質(zhì)“輕”。比如,常說的“鐵比棉花重”,實質(zhì)上是指鐵的密度比棉花的密度大,真正的重或輕取決于物體的質(zhì)量。
3.密度公式:
(1)密度公式中符號的意義和單位:
(2)密度的變形公式:。
4.對密度公式的理解
(1)不能認為物質(zhì)的密度與質(zhì)量成正比,與體積成反比。因為當(dāng)物質(zhì)的質(zhì)量最大為原來的幾倍時,其體積也增大為原來的幾倍;當(dāng)體積減小為原來的幾分之一時,質(zhì)量也減小為原來的幾分之一,而比值(單位體積的質(zhì)量)始終不變,即。
(2)公式是密度的定義式,適用于所有物體(包括氣體、液體和固體)密度的計算。
5.密度的單位
(1)密度的單位是由質(zhì)量單位和體積單位組合而成的,是一個復(fù)合單位。在國際單位制中,密度的單位是千克/米3,符號是kg/m3。
(2)密度的常用單位還有克/厘米3,符號是g/m3。1g/cm3=103kg/m3。
6.密度的物理意義:密度是物質(zhì)的一種性質(zhì),表示單位體積的某種物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量。例如,純水的密度為1.0×103kg/m3,表示體積為1m3的純水的質(zhì)量為1.0×103kg。
7.常見物質(zhì)的密度
(1)常見物質(zhì)的密度值都是由條件的。如“常溫常壓下”、“0℃”、“標準大氣壓下”等,若這些條件改變了,則物質(zhì)的密度值會有所變化。
(2)通常情況下,不同物質(zhì)的密度不同。
(3)液體中,水銀的密度為13.6×103kg/m3,是常見液體中密度最大的,比大多數(shù)固體的密度都大;油類的密度一般比水的密度小。
(4)常見金屬中,鋁的密度最小。
(5)在氣體中,氫的密度最小。
(6)密度相同的物質(zhì)不一定是同種物質(zhì),如冰和蠟的密度相同,煤油和酒精的密度相同。
二、密度知識的應(yīng)用
應(yīng)用密度知識可以鑒別物質(zhì),也可以計算物體的體積和質(zhì)量。
考向01 密度概念與密度公式
(1)質(zhì)量時物質(zhì)本身的一種屬性,只有在所含物質(zhì)的多少發(fā)生變化時才會改變;而密度時物質(zhì)的一種性特性,每種物質(zhì)都有自己的密度,不同物質(zhì)的密度一般不同,對同種物質(zhì)來說,質(zhì)量和體積的改變不會影響物質(zhì)的密度。
(1)對密度公式的理解:物理公式表示物理量之間的關(guān)系,反映了特定的物理含義。因此,理解物理公式一定要結(jié)合其物理含義。從數(shù)學(xué)關(guān)系看,認為“ρ與質(zhì)量m成正比,與體積V成反比”似乎時正確的,但實際上該公式中m與V是同時、同倍數(shù)變化的,其比值是一定的,即m增大幾倍,體積V也增大幾倍,而ρ卻始終不變。
(3)對圖像進行分析→選取特殊數(shù)據(jù)→代入公式→求得物體的密度。1)取同體積的物體比較它們的質(zhì)量的大小關(guān)系,質(zhì)量大的物體密度大;2)取同質(zhì)量的物體比較它們的體積的大小關(guān)系,體積小的物體密度大。
【例1】(2023·無錫)太空中的溫度能達到左右,我國科技人員研制了一種衛(wèi)星保暖用的特殊材料,將這種材料制成我們可以穿著的衣服,與同款羽絨服相比,質(zhì)量可以減輕,保暖性可以提高,且機洗后不易變形。關(guān)于該材料的特性,以下說法中錯誤的是( )。
A. 密度大 B. 彈性好 C. 耐低溫 D. 隔熱性好
【答案】A。
【解析】A.由題意可知,質(zhì)量可以減輕 40% ,即密度小,故A錯誤,符合題意;
B.機洗后不易變形,即彈性好,故B正確,不符合題意;
CD.保暖性可以提高 30% ,能在太空 ?270℃環(huán)境中使用,即隔熱性好,能耐低溫,故CD正確,不符合題意。故選A。
【變式1-1】(2023·懷化)單位換算:72km/h=______m/s;7.9×103kg/m3= ______g/cm3。
【答案】①20;②7.9。
【解析】[1]速度單位換算
[2]密度單位換算。
【變式1-2】(2023·濰坊)圖示為用水泥磚塊鋪修地面的情景,下列對于工人手中所拿磚塊的估測,最符合實際的是( )。
A. 寬約10cmB. 體積約C. 質(zhì)量約10kgD. 密度約
【答案】A。
【解析】AB.根據(jù)生活實際可知,市面上一塊水泥磚尺寸規(guī)格主要有標準磚,體積為1.4628dm3,故A符合題意,B不符合題意;
C.一塊標準磚的質(zhì)量約為2.63kg,故C不符合題意;
D.水的密度為1×103kg/m3,標準磚的密度比水的密度大,即磚密度大于1×103kg/m3,故D不符合題意。故選A。
【變式1-3】(2023·自貢)甲、乙、丙三種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系如圖所示,分別代表甲、乙、丙三種物質(zhì)和水的密度,據(jù)圖可知下列說法正確的是()( )。
A. B.
C. D.
【答案】C。
【解析】由圖可知,三種物質(zhì)體積相同時的質(zhì)量關(guān)系,根據(jù)比較甲、乙、丙的密度關(guān)系,由圖像可知,當(dāng)甲、乙、丙三種物質(zhì)的體積相等時,它們的質(zhì)量關(guān)系為,由可知
而當(dāng)時
所以
故ABD錯誤,C正確。故選C。
考向02 密度相關(guān)計算與應(yīng)用
1.等容積原理計算液體的密度
(1)解答此類問題的關(guān)鍵,就是由酒精的體積求出容器的容積,進而求出液體的體積,挖掘出V酒精=V容器=V液體這一隱含的條件。
(2)應(yīng)用密度公式進行計算時,要注意有四個不能卻:不能缺少文字說明,不能缺少公式,不能缺少運算過程,不能缺少單位。
2.氣體密度的計算:氣體密度不像液體和固體都有固定的體積,氣體總時充滿整個容器。
【例2】(齊齊哈爾)有甲、乙兩個溢水杯,甲溢水杯中盛滿酒精,乙溢水杯中盛滿某種液體。將一個不吸收任何液體的小球輕輕地放入甲溢水杯中,小球浸沒在酒精中,溢出酒精的質(zhì)量是;將小球從甲溢水杯中取出后擦干,再輕輕地放入乙溢水杯中,溢出液體的質(zhì)量是,小球露出液面的體積與浸入液體中的體積之比為。已知,則小球的密度是___________;乙溢水杯中液體的密度是___________。
【答案】①;②。
【解析】[1][2]小球浸沒在酒精中,溢出酒精的質(zhì)量是,根據(jù)密度公式可知溢出酒精的體積即小球的體積為
已知小球露出液面的體積與浸入液體中的體積之比為,則排開液體的體積為
溢出液體的質(zhì)量是,乙溢水杯中液體的密度是
小球在乙溢水杯中處于漂浮狀態(tài),小球的重力等于浮力,由阿基米德原理有
F浮=G=m液g=0.08kg×10N/kg=0.8N
小球的密度是。
【變式2-1】(2023·常德)一實心鐵球質(zhì)量為15.8g,則該實心鐵球的體積為 _____cm3;為使鐵球能懸浮于水中,我們將實心鐵球制成空心鐵球,則空心部分體積為 _________cm3(ρ鐵=7.9×103kg/m3)。
【答案】①2;②13.8。
【解析】[1]一實心鐵球質(zhì)量為15.8g,密度ρ鐵=7.9×103kg/m3=7.9g/cm3,則該實心鐵球的體積為
[2]根據(jù)物體懸浮于水中時,物體的平均密度等于水的密度,則空心鐵球的總體積為
則空心體積為。
【變式2-2】(2023·濟寧)在測定某液體密度時,小明做了兩次實驗并做了如下記錄,則液體的密度______,容器的質(zhì)量m=______g。
【答案】①1;②21。
【解析】[1]由題意可知,兩次實驗中液體的體積變化量為
兩次實驗中液體質(zhì)量的變化量為
則該液體的密度為
[2]當(dāng)液體體積為時,液體的質(zhì)量為
由表可知,當(dāng)液體體積為時,液體和容器總質(zhì)量為,則容器質(zhì)量為
。
考點三 測量物質(zhì)的密度
一、測固體和液體的密度
1.“差量法”測液體的密度
2.測量固體的密度
3.密度測量常見考向與解答技巧
(1)天平調(diào)平衡:移動平衡螺母(指針左偏,平衡螺母右移;指針右偏,平衡螺母左移);
(2)天平使用:把天平放在水平桌面上,游碼放在“零”位,調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡,左盤放被測物體,右盤放砝碼,不得用手夾取砝碼;
(3)求被測量物體質(zhì)量:物體總質(zhì)量等于砝碼總質(zhì)量加上游碼讀數(shù);
(4)液體體積測量:視線要與液面相平,1mL=1cm3;
(5)被測物體密度:用密度公式進行計算即可;
(6)被測物質(zhì)密度誤差:燒杯或被測固體均粘有部分液體,由實驗步驟可知被測質(zhì)量偏小時,密度偏小;被測質(zhì)量偏大時,密度偏大;
(7)靠增減砝碼無法使天平平衡時:取下最小砝碼,調(diào)節(jié)往右調(diào)節(jié)游碼;
(8)實驗評價:根據(jù)測量過程確定測量值偏大還是偏小并分析實驗過程中存在問題;
(9)實驗出現(xiàn)誤差的原因:刻度尺與平面鏡不垂直、實驗裝置安裝存在問題。
二、特殊方法測密度
1.有天平無砝碼測石塊的密度
2.有天平無量筒測量石塊的密度
3.有量筒無天平測石塊的密度(曹沖稱象法)
考向01 密度測量
【例1】(2023·東營)在用天平,量筒和水測量小石塊密度時,下列說法正確的是( )。
A. 稱量前,應(yīng)調(diào)節(jié)平衡螺母或移動游碼使天平平衡;
B. 應(yīng)該先測小石塊的體積,再測它的質(zhì)量;
C. 用調(diào)好的天平測量時,小石塊應(yīng)放在右盤;
D. 小石塊浸沒到量筒的水中,表面附有氣泡,測得的密度偏小
【答案】D。
【解析】A.稱量前,應(yīng)將游碼歸零,調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡,故A錯誤;
B.小石塊從水中拿出時會帶出來水,使質(zhì)量偏大,故應(yīng)先測質(zhì)量,再測體積,故B錯誤;
C.砝碼和物體按照左物右碼放置,故C錯誤;
D.小石塊表面附有氣泡,會使得測量的體積偏大,根據(jù)密度公式,質(zhì)量一定時,體積偏大,則密度偏小,故D正確。故選D。
【變式1-1】 (2023·大慶)多種復(fù)合材料具有密度小、強度大的優(yōu)點, 被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)?,F(xiàn)小明同學(xué)測量某一實心復(fù)合材料塊的密度,測材料塊質(zhì)量托盤天平平衡時右盤所加砝碼及游碼的位置如圖甲所示,則材料塊質(zhì)量為_________ g;按照圖乙和圖丙所示,通過觀察量筒水位的變化,可獲得該材料塊的體積,若按照圖丙中眼晴從B處讀數(shù),會導(dǎo)致所測密度_________(填“偏大”、“偏小”或“無誤差”); 糾正錯誤后, 材料塊的密度是_________ kg/m3。
【答案】①26.4;②偏??;③. 0.88×103。
【解析】[1]由圖甲可知,材料塊的質(zhì)量m=10g+10g+5g+1.4g=26.4g
[2]若按照圖丙中眼睛從B處讀數(shù)會造成測得總體積V2偏大,圖乙中示數(shù)V1是準確的,因為材料塊的體積V=V2-V1
所以測得材料塊的體積偏大,材料塊的質(zhì)量也是準確的,由可知測得密度偏小。
[3]材料塊的體積
材料塊的密度 。
【變式1-2】(2023·泰州)小明使用天平和量筒測量石塊的密度。
(1)將天平放在水平臺面上,如圖甲所示,是小明剛調(diào)節(jié)完天平平衡的情形。請你指出他調(diào)節(jié)過程中遺漏的操作步驟:______。補上遺漏步驟后,為使天平重新平衡,應(yīng)將平衡螺母向______調(diào)節(jié);
(2)用調(diào)好的天平稱石塊的質(zhì)量,測量結(jié)果如圖乙所示,則石塊的質(zhì)量為______g,接著他在量筒中倒入30mL的水,再將石塊浸沒在水中,水面位置如圖丙所示,則石塊的密度為______g/cm3;
(3)以下操作會導(dǎo)致石塊密度的測量值偏大的有:______(多選,填字母序號)
A.讀取量筒示數(shù)時視線俯視液面
B.先測石塊的體積后測石塊的質(zhì)量
C.石塊放入量筒時有部分水濺起附筒壁上
【答案】①將游碼移至零刻度線處;②右;③28.4;④2.84;⑤BC。
【解析】(1)[1]調(diào)節(jié)天平平衡時,應(yīng)先將游碼歸零,再調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡。圖甲是小明調(diào)節(jié)完天平平衡的情形,游碼未在零刻度線處,所以他遺漏的步驟是:將游碼歸零。
[2]甲圖中沒有將游碼歸零,橫梁就平衡了,如果將游碼歸零,則指針就將偏向分度盤左側(cè),此時要使天平平衡,應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)。
(2)[3][4]用調(diào)好的天平稱石塊的質(zhì)量,測量結(jié)果如圖乙所示,天平標尺分度值為0.2g,標尺上游碼在3.4g處,砝碼質(zhì)量和是25g,則石塊的質(zhì)量為
接著他在量筒中倒入30mL的水,再將石塊浸沒在水中,水面位置上升至如圖丙所示40mL處,則石塊的體積
則石塊的密度
(3)[5] A.讀取量筒示數(shù)時視線俯視液面,讀數(shù)比實際偏大,計算出的體積偏大,質(zhì)量不變,根據(jù)密度公式可知,測得質(zhì)量將偏小,故A不符合題意;
B.先測石塊的體積后測石塊的質(zhì)量,從水中取出石塊時,上面附有水珠,接著測量質(zhì)量,會導(dǎo)致測得的質(zhì)量偏大,體積不變,根據(jù)密度公式可知,測得質(zhì)量將偏大,故B符合題意;
C.石塊放入量筒時有部分水濺起附在筒壁上,則小明測得的石塊和水的總體積偏小,計算出的石塊體積偏小,質(zhì)量不變,根據(jù)密度公式可知,測得質(zhì)量將偏大,故C符合題意。故選BC。
【變式1-3】(2023·無錫)要配制密度為的鹽水,器材有:托盤天平(砝碼有各1個,2個)、水(密度為)、鹽、燒杯等。水加入鹽后體積變化忽略不計。
(1)稱量所需水的質(zhì)量,將天平放在水平臺面上,把游碼移到標尺的______處,調(diào)節(jié)天平平衡,將燒杯放在天平左盤,在右盤中加減砝碼并移動游碼,天平再次平衡后,所加砝碼和游碼的位置如圖所示。則燒杯質(zhì)量為______g。保持游碼位置不變,接下來的具體操作是:______,然后向燒杯中加水直至天平再次平衡;
(2)稱量所需鹽的質(zhì)量,在天平左、右盤中,各放入一張紙片,調(diào)節(jié)天平平衡;在右盤中加入砝碼,將游碼移到標尺的______g刻度線處,在天平左盤中加鹽,直至天平再次平衡。
【答案】①零刻度線;②46;③在天平右盤中加90g砝碼;④4。
【解析】(1)[1]為了使用天平稱量質(zhì)量時,減小誤差,應(yīng)將天平放在水平臺面上,把游碼移到標尺的零刻度線處,再調(diào)節(jié)天平平衡。
[2]燒杯質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量與游碼對應(yīng)刻度之和,由圖可知,標尺上分度值為0.2g,游碼對應(yīng)刻度為1g,則燒杯質(zhì)量m杯=20g+20g+5g+1g=46g
[3]由于要配制90mL密度為1.1g/cm3的鹽水,水加入鹽后體積變化忽略不計,則水的質(zhì)量
m水=ρV=1g/cm3×90cm3=90g
所以實驗中需要水的質(zhì)量為90g,故接下來的具體操作是先在天平右盤中加90g砝碼,然后向燒杯中加水直至天平再次平衡。
(2)[4]由于實驗中需要鹽的質(zhì)量m鹽=m鹽水-m水=ρ鹽水V鹽水-m水=1.1g/cm3×90cm3-90g=9g
所以需要稱量9g鹽,由于右盤中加入了5g砝碼,故需要將游碼移到標尺的4g刻度線處。
考向02 特殊方法測密度
【例2】(2023·丹東)小潘和小明想知道鴨綠江水的密度。
(1)小潘利用天平和量筒進行了如下實驗:
①將天平放在 _____桌面上,游碼移到標尺左端零刻度線處,此時指針位置如圖甲所示,向 _____調(diào)節(jié)平衡螺母,直到天平平衡;
②向燒杯中倒入適量鴨綠江水,將裝有江水的燒杯放在已調(diào)平的天平左盤,向右盤中加減砝碼并調(diào)節(jié)游碼,天平再次平衡后,右盤中砝碼和游碼在標尺上的位置如圖乙所示,則江水和燒杯的總質(zhì)量為 _____g;
③將燒杯中的江水倒入量筒中一部分,如圖丙所示,則量筒中江水的體積為 _____cm3;
④用天平測出剩余江水和燒杯的總質(zhì)量為53.2g,則所測江水的密度為 _____kg/m3;
⑤在把燒杯中的江水倒入量筒中時,如果有幾滴江水滴到桌面上,會導(dǎo)致所測江水密度值 _____(選填“偏大”或“偏小”)。
(2)在沒有天平的條件下,小明使用不吸水的木塊(已知木塊的密度為ρ木)、細鋼針和量筒,進行了如圖丁所示的實驗:
①向量筒中倒入適量的江水,體積記為V1;
②將木塊輕輕放入量筒中,當(dāng)木塊靜止時,液面對應(yīng)的體積記為V2;
③用細鋼針將木塊壓入江水中,使其浸沒,靜止時液面對應(yīng)的體積記為V3;
④鴨綠江水密度的表達式ρ=_____。(用V1、V2、V3和ρ水表示)
【答案】①水平;②右;③93.6;④40;⑤1.01×103;⑥偏大;⑦。
【解析】(1)①[1][2]將天平放在水平桌面上,游碼移到標尺左端零刻度線處,此時指針偏左,說明右盤偏輕,所以應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母,直到天平平衡。
②[3]由圖乙可知,江水和燒杯的總質(zhì)量為50g+20 g+20g+3.6g=93.6g
③[4]圖丙中量筒的分度值為2mL,讀出量筒中江水的體積為40mL=40cm3 。
④[5]由題意得,量筒中江水的質(zhì)量m=93.6g-53.2 g=40.4g
江水的密度
⑤[6]在把燒杯中的江水倒入量筒中時,如果有幾滴江水滴到桌面上,會導(dǎo)致量筒中江水的體積測量的偏小,又因為燒杯中的江水倒出的江水的質(zhì)量是一定的,由密度公式可知,所測江水密度值偏大。
(2)[7]④由題意可知,木塊的體積為V3-V1,則木塊的重力G木=m木g=ρ木(V3-V1) g
由步驟②可知木塊漂浮時,木塊排開水的體積為V2-V1,木塊受到的浮力F浮=ρgV排=ρg(V2-V1)
根據(jù)漂浮的條件可知,F(xiàn)浮=G木,即ρ木(V3-V1) g=ρg(V2-V1)
解得。
【變式2-1】(2023·濰坊)小明利用實驗室器材測量兩塊大小和材質(zhì)均不相同的石塊的密度。
(1)天平調(diào)平衡后,在測量小石塊質(zhì)量時,往右盤加減砝碼過程中,加入最小砝碼后,天平指針位置如圖甲(一)所示,將最小砝碼取出,指針位置如圖甲(二)所示,接下來正確的操作是____________,直至指針對準分度盤中央刻度線,此時天平如圖乙所示,則小石塊的質(zhì)量是______g;
(2)用細線系住小石塊放入盛水的量筒中,量筒前后液面變化如圖丙所示,則小石塊的密度為______;
(3)小明發(fā)現(xiàn)利用天平和量筒無法完成大石塊密度的測量,經(jīng)思考后,進行了如下實驗操作;
①將杠桿調(diào)節(jié)水平平衡后,在兩側(cè)各掛大石塊和彈簧測力計,豎直拉動測力計使杠桿水平平衡,如圖丁所示,記錄此時彈簧測力計示數(shù)為;
②將石塊浸沒于盛水的燒杯中,豎直拉動測力計使杠桿再次水平平衡,如圖戊所示,記錄此時彈簧測力計示數(shù)為;
③已知水的密度為,計算大石塊的密度______(用、、表示)。
【答案】①向右移動游碼,使天平橫梁重新在水平位置平衡;②54.4;③2.72;④。
【解析】(1)[1]用天平測量物體質(zhì)量時,物體放在天平的左盤,向右盤從大到小增加砝碼,當(dāng)加最小砝碼時,天平指針指在分度盤中央刻度線的右側(cè),說明天平右盤砝碼質(zhì)量大,此時要取下最小砝碼,向右移動游碼,使天平橫梁重新在水平位置平衡。
[2]由圖可知,天平游碼分度值為0.2g,由于物體的質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量和游碼對應(yīng)刻度值之和,即小石塊的質(zhì)量為
(2)[3]由題意知,礦石的體積等于礦石浸沒水前后,水面對應(yīng)刻度值的差,即
根據(jù)密度公式可得,小石塊的密度為
(3)[4]石頭質(zhì)量較大,超過彈簧測力計的量程。由圖丁知,杠桿此時為平衡狀態(tài),根據(jù)由杠桿平衡條件F1l1=F2l2可得
可得,石塊所受重力
則石塊的質(zhì)量為
由圖戊知,動力臂與阻力臂不變,石塊對杠桿的拉力為
由杠桿平衡條件可得
則
可得
因為石塊浸沒在燒杯的水中,由F浮=ρ水gV排可得石塊的體積為
由可得,石塊密度為。
【變式2-2】北京冬奧會開幕以來,吉祥物“冰墩墩”熱度不減。我國南方某地被稱為“世界陶瓷之都”,生產(chǎn)了陶瓷版“冰墩墩”“雪容融”擺件,非??蓯?。小軍有幸買到一個,他用以下方法測量了冰墩墩的密度。
(1)先將天平放在水平桌面上,將游碼移到標尺左端的零刻度線處,調(diào)節(jié)___________,使指針指在分度盤的中線;
(2)將冰墩墩放在天平的左盤,在天平的右盤加減砝碼并調(diào)節(jié)游碼,天平平衡后,盤中砝碼和游碼的位置如圖所示,則冰墩墩的質(zhì)量m=___________g;
(3)小軍測量冰墩墩的體積時發(fā)現(xiàn)冰墩墩放不進量筒,于是他把燒杯裝滿水,把冰墩墩放進燒杯完全浸入水中后,測得水流出了200cm3,由此可計算出該冰墩墩的密度為___________kg/m3(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3);
(4)他查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)陶瓷密度為ρ陶瓷=2.38×103kg/m3,他認為冰墩墩___________實心的(選填“是”或“不是”)。
【答案】平衡螺母;232;1.16×103;不是。
【解析】(1)[1]用天平稱量物體的質(zhì)量,將天平放在水平桌面上,游碼移到標尺的零刻度線處,調(diào)節(jié)平衡螺母使得橫梁平衡,當(dāng)指針指在分度盤的中線位置,天平就平衡了。
(2)[2]由圖可知,冰墩墩的質(zhì)量為砝碼的總質(zhì)量與游碼所對的刻度值之和,即
(3)[3]冰墩墩完全浸入裝滿水的燒杯中,排開水的體積等于冰墩墩的體積,因此冰墩墩的體積為
根據(jù)密度公式可得,冰墩墩的密度為
(4)[4]因為冰墩墩的密度比陶瓷的密度要小,在質(zhì)量相等的情況下,冰墩墩的體積會比陶瓷的體積要大,故而冰墩墩不是實心的。
考點四 密度與社會生活
一、密度與溫度
1.物質(zhì)的密度與溫度的關(guān)系
一般物體在溫度升高時,體積增大,溫度降低時,體積減小,由于物體的質(zhì)量不變,由公式可知,物體的密度會發(fā)生變化。即一般情況下,一定質(zhì)量的物體,溫度升高時,密度減小,溫度降低時,密度增大。
2.風(fēng)的形成:風(fēng)是空氣流動引起的一種自然現(xiàn)象,它是由空氣密度發(fā)生變化而引起的??諝馐軣狍w積膨脹,密度變小而上升。熱空氣上升后,溫度低的冷空氣就從四面八方過來補充,從而形成了風(fēng)。
3.水的反常膨脹現(xiàn)象
(1)水在4℃時的密度最大。溫度高于4℃時,隨著溫度的升高,水的密度越來越小;在0~4℃,隨著溫度的降低,水的密度越來越小。
(2)水凝固成冰時,體積變大,密度變小。
(3)得益于水的反常膨脹現(xiàn)象,在寒冷的冬天,雖然湖面封凍了,但較深的湖底的水有可能還保持液態(tài)不結(jié)冰,保證水中的動植物能在寒冷的季節(jié)生存下來。
二、密度與物質(zhì)鑒別
1.鑒別物質(zhì)的種類
(1)密度時物質(zhì)的一種性質(zhì),不同物質(zhì)密度一般不同,所以可以利用密度來鑒別物質(zhì)。鑒別方法:先用適當(dāng)?shù)姆椒y出(計算出)物質(zhì)密度,再對照密度表就可以知道是何種物質(zhì)。
(2)由于不同物質(zhì)的密度可能是相同的,故只通過密度鑒別物質(zhì)并不完全可靠。因此要準確地鑒別物質(zhì),常常需要多種方法并用,如氣味、顏色、硬度等。例如,酒精和煤油都是液體,它們的密度都是0.8×103kg/m3,但是通過氣味可以區(qū)分它們;冰和蠟都是固體,它們的密度也相同,但從它們的顏色、透明度、能否燃燒、硬度等性質(zhì)的差異,也能區(qū)分它們。
2.密度在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用
(1)測量密度,確定礦藏種類:勘探隊員在野外勘探時,通過采集的樣品的密度等信息,可以確定礦藏的種類及經(jīng)濟價值。
(2)根據(jù)密度,鑒別優(yōu)劣:很早的時候,人們就知道用鹽水選種:把種子放到鹽水里,飽滿的種子因為密度大,而沉到鹽水底,癟殼和雜草的種子因為密度小而浮在鹽水表面。
(3)根據(jù)密度選擇合適的材料(物質(zhì))
①航空器材采用高強度、低密度的合金或新型合成材料;
②在產(chǎn)品包裝中,常采用密度小的泡沫塑料作填充物,一是為了防震,二是為了便于運輸;
③大型機床的底座需要用堅固、密度大的材料制成,以增加穩(wěn)定性。
考向01 密度與溫度、水的反向膨脹
(1)氣體密度受溫度的影響比較顯著,一般來說,溫度升高時,氣體密度變小而上升;溫度變低時,氣體密度變大而下沉。
(2)水的反常膨脹現(xiàn)象
根據(jù)水的反向膨脹圖像解題的一般方法:1)明確圖像中坐標軸表示的物理量;2)注意認清坐標軸上最小分度的大小和單位;3)根據(jù)坐標軸中縱軸的物理量隨橫軸物理量的變化而變化這一特點,明確圖像的物理意義;4)根據(jù)圖像,對題目提出的問題作出判斷,得到結(jié)論。
【例1】經(jīng)測試在0~10℃之間,水的密度隨溫度變化情況如下圖所示,從圖中信息可知,只有在4℃時1L水的質(zhì)量才剛好為______ kg,在0~4℃之間水的體積出現(xiàn)______(選填“熱脹冷縮”或“熱縮冷脹”)的現(xiàn)象?
【答案】1;熱縮冷脹。
【解析】[1]由圖象知,水在4℃時,密度最大,其密度為
由密度公式可知,1L水的質(zhì)量才剛好為
[2]讀圖可知,在0~4℃范圍內(nèi),溫度升高時水的密度是逐漸變大的,根據(jù)密度公式有,故水的體積就是逐漸變小的,所以是熱縮冷脹。
【變式1-1】一般來說物質(zhì)遵循熱脹冷縮的規(guī)律。當(dāng)物體發(fā)生“熱脹”時,以下說法正確的是( )。
A.物體體積變小B.物體密度變小
C.物體質(zhì)量變大D.物體沒有任何變化
【答案】B。
【解析】A、當(dāng)物體發(fā)生“熱脹”時,物體的體積變大,故A錯誤;
B、物體的體積變大,物體的質(zhì)量不變,由ρ=知,物體的密度變小,故B正確;
C、質(zhì)量是物體的一種基本屬性,當(dāng)物體發(fā)生“熱脹”時,物體的質(zhì)量不變,故C錯誤;
D、由分析知,物體的體積、密度發(fā)生變化,故D錯誤。故選:B。
【變式1-2】一塊質(zhì)量是900g的冰,其體積是_____cm3,當(dāng)這塊冰熔化成水后,水的質(zhì)量是_____kg,水的體積是____cm3,圖甲是水在0~20℃范圍內(nèi)密度隨溫度變化的圖像,分析圖甲可知,水在4℃時密度最_______ ;圖乙是某小區(qū)內(nèi)湖水的溫度分布示意圖(t1~t5表示對應(yīng)區(qū)域的溫度),則水域內(nèi)最高溫度是_______。(用字母表示)(ρ冰=0.9×103kg/m3)
【答案】1000;0.9;900;大;t5。
【解析】[1]由題意可知,冰的質(zhì)量為m冰=900g,故由可得,冰的體積為
[2]物質(zhì)的質(zhì)量是物質(zhì)本身的一種屬性,與物質(zhì)的狀態(tài)無關(guān),故冰熔化成水后,其質(zhì)量不變,仍為900g,即0.9kg。
[3]由可得,水的體積為
[4]由圖甲中可知,水在4℃時密度最大。
[5]因為水的凝固點是0℃,當(dāng)湖面結(jié)冰時,冰接觸的湖水溫度即冰水混合物的溫度,也為0℃,越往下水的溫度越高,故由圖甲可知,水域內(nèi)的最高溫度是t5時刻。
考向02 利用密度鑒別物質(zhì)
(1)當(dāng)物體由兩種以上物質(zhì)組成時,物體的密度實際上是兩種以上物質(zhì)混合后的密度。
(2)判斷物體是空心還是實心的三種方法
一是比密度:算出物體的密度,和構(gòu)成這個物體的物質(zhì)的密度進行比較,小于物質(zhì)密度的是空心的;
二是比體積:算出構(gòu)成物體的物質(zhì)的體積,和物體的體積比較,小于物體的體積就說明物體是空心的;
三是比質(zhì)量:算出和物體體積相等的這種物質(zhì)的質(zhì)量,和物體質(zhì)量比較,大于物體質(zhì)量就說明物體是空心的。
【例2】小麗在乒乓球比賽中獲得一枚金牌,她想測出該金牌的密度。她先用天平測出金牌的質(zhì)量m1,然后將金牌浸沒到裝滿水的溢水杯中,溢出的水流入質(zhì)量為m2的空燒杯中,測得燒杯和溢出水的總質(zhì)量為m3。已知水的密度為ρ水,則金牌的密度為( )。
A. B. C. D.
【答案】B。
【解析】根據(jù)題意知道,溢出的水的質(zhì)量m水=m3-m2
金牌的體積等于溢出水的體積,由知道,故金牌的體積
則金牌的密度為;故B正確。故選B。
【變式2-1】甲、乙兩球的質(zhì)量相等,體積關(guān)系為,構(gòu)成兩球物質(zhì)的密度關(guān)系為。如果兩球中有一個是空心的,另一個是實心的,則下列說法中正確的是( )。
A.甲的空心部分體積為B.甲的空心部分體積為3
C.乙的空心部分體積為D.乙的空心部分體積為
【答案】B。
【解析】設(shè)二者質(zhì)量均為m,甲的密度為ρ,則乙的密度為3ρ,若二者都是實心的物體,其體積之比為;
即二者若都是實心的,甲的體積應(yīng)該是乙的3倍。而事實上甲的體積是乙的6倍,且只有一個物體是空心的,所以可以判定甲是空心的,空心部分的大小應(yīng)該是乙的體積的3倍。
故選B。
【變式2-2】現(xiàn)有同一種材料做成的四個正方體,其中有一個是空心的,它們的邊長和質(zhì)量如圖所示,空心的是______,空心部分的體積是______。
A.B.C.D.
【答案】C;6。
【解析】[1] A物體的密度為,同理B物體的密度為
C物體的密度
D物質(zhì)的密度為
故C是空心的。
[2]實心部分的體積為
則空心部分的體積為
故空心部分的體積為。
考向03 密度的綜合應(yīng)用
混合物密度
當(dāng)兩種液體的體積相等時,我們可設(shè)每種液體的體積為V,則混合液的體積為2V,然后根據(jù)m=ρV得出這兩種液體的質(zhì)量表達式,從而可以得出混合液的質(zhì)量表達式,最后根據(jù)密度公式得出混合液的密度表達式。
混合物的密度是混合物的質(zhì)量和混合物的體積的比值,不一定等于密度的平均值。
【例3】質(zhì)量為m1的液體甲與質(zhì)量為m2的液體乙相混合,已知甲、乙兩種液體的密度分別為ρ1、ρ2,混合后液體的密度為( )。(兩種液體混合前后總體積不變)
A.(ρ1+ρ2) B. C. D.
【答案】B。
【解析】知道甲乙兩液體的質(zhì)量和密度,根據(jù)求出兩液體的體積,兩液體的體積之和即為混合液的總體積,兩液體的質(zhì)量之和即為混合液的總質(zhì)量,根據(jù)求出混合液的密度.
由可得,混合液的體積:,
混合液的質(zhì)量: ,
則混合液的密度:。
故選B。
【變式3-1】小珠在根雕展上看到一個實心香樟木雕刻成的作品,重4t。
(1)小珠找來一個同樣材料制成的實心小球,測得質(zhì)量為4.8g,體積為6cm3,請問香樟木的密度是多大?
(2)該根雕作品的總體積是多少m3?
(3)小珠家也有一個香樟木擺件,如圖所示,測得質(zhì)量為1.5kg,體積為2dm3,請通過計算判斷此擺件是實心還是空心?
【答案】(1)0.8×103kg/m3;(2)5m3;(3)擺件是空心的。
【解析】(1)香樟木的密度
(2)根雕作品的總體積
(3)實心香樟木的體積
因為,所以此擺件是空心的。
答:(1)香樟木的密度是0.8×103kg/m3;(2)該根雕作品的總體積是5m3;(3)該擺件是空心的。
【變式3-2】某品牌自行車的質(zhì)量為39.79kg,其中橡膠占總體積的,其余部分為鋼材。已知自行車所有鋼材質(zhì)量為36.34kg(ρ鋼=7.9×103kg/m3),求:
(1)自行車上所有鋼材的體積是多少?
(2)橡膠的密度是多少?
【答案】(1)4.6×10-3m3;(2)1.5×103kg/m3。
【解析】(1)自行車上所有鋼材的體積
(2)自行車的總體積與鋼材體積的關(guān)系
則V=6.9×10-3m3
橡膠的質(zhì)量m橡膠=m總-m鋼=39.79kg-36.34kg=3.45kg
橡膠的體積
則橡膠的密度。
答:(1)自行車上所有鋼材的體積是4.6×10-3m3;(2)橡膠的密度是1.5×103kg/m3??键c內(nèi)容
課標要求
命題預(yù)測
質(zhì)量與質(zhì)量的測量
初步認識質(zhì)量的概念,會用托盤天平測量固體和液體的質(zhì)量
本單元屬于必考內(nèi)容。考試題型有選擇題、填空題、實驗題和綜合題,以上題型在中考試卷都有出現(xiàn)??疾槊}點有:質(zhì)量的概念及其測量、物體質(zhì)量的估測、密度的概念與簡單計算、測量物質(zhì)的密度、應(yīng)用密度知識分析生活中的現(xiàn)象、密度的綜合應(yīng)用等。在本單元的考點中,物體質(zhì)量的估測、密度的簡單計算、密度的應(yīng)用和物質(zhì)密度測量屬于常考熱點,但也經(jīng)常會和壓強與浮力等考點結(jié)合組成考題,應(yīng)引起廣大考生的重視。以上考點經(jīng)常與生活中常見物理現(xiàn)象和應(yīng)用相結(jié)合。
密度及其簡單計算
通過實驗理解密度的概念。嘗試用密度知識解決簡單的問題
測量物質(zhì)的密度
會用量筒測量固體和液體的體積。會用簡單的方法測量固體和液體的密度
密度的應(yīng)用
能解釋生活中一些與密度有關(guān)的物理現(xiàn)象;會根據(jù)物質(zhì)的一些屬性將物體分類,并了解這些屬性的簡單應(yīng)用
一枚一元硬幣6g
一枚雞蛋50g
一個蘋果約150g
一只大公雞約3kg
一名中學(xué)生約50kg
一頭大象約6t
地球約6×1024kg
太陽約2×1030kg
測量前的準備
放
把天平放在水平臺面上,對于需要調(diào)節(jié)底座水平的天平,應(yīng)先調(diào)節(jié)底座下面的螺釘,使底座水平
撥
把游碼撥到標尺左端的零刻度線
調(diào)
調(diào)節(jié)橫梁兩端的平衡螺母,使指針指在分度盤中央的刻度線處(或使指針在中央刻度線左右兩側(cè)擺動的幅度相等)。這一步的目的是把天平橫梁調(diào)平衡,具體操作方法:如果指針向左偏,應(yīng)將平衡螺母向右調(diào);如果指針向右偏,應(yīng)將平衡螺母向左調(diào),可簡記為“左偏右調(diào),右偏左調(diào)”。對于左、右兩端各有一個平衡螺母的托盤天平來說,兩邊的平衡螺母的調(diào)節(jié)方向是一致的。
看
觀察天平的稱量(稱量是天平能稱的最大質(zhì)量)和標尺的分度值。被測物體的質(zhì)量不能超過天平的稱量,否則不但測不出物體的質(zhì)量,還有可能損壞天平。游碼在標尺上每向右移動一個小格,就相當(dāng)于在右盤中增加一個小砝碼,所以在使用前需觀察標尺上每小格所代表的質(zhì)量。
測量和讀數(shù)
測
稱量前,估計一下被測物體的質(zhì)量;測量時,把被測物體放在左盤中,然后根據(jù)所估計的質(zhì)量用鑷子按“先打后小”的順序依次向右盤試加砝碼,若添加或取下最小砝碼后,天平仍不平衡,則需要用鑷子調(diào)節(jié)游碼在標尺上的位置,直至天平的橫梁恢復(fù)平衡。
讀
右盤中砝碼的總質(zhì)量加上游碼示數(shù)(游碼左側(cè)邊緣在標尺上所對的刻度值,不估讀),就等于左盤中被測物體的質(zhì)量。如圖所示,游碼的示數(shù)是2g,被測物體質(zhì)量為:50g+10g+2g=62g。
使用后的整理
收
測量完畢,先將被測物體取下,然后用鑷子把砝碼放回砝碼盒中,把砝碼撥回標尺左端的零刻度線處。
特別提醒:天平使用時的注意事項
1.每個天平都有自己的稱量和感量,也就是它能稱的最大質(zhì)量和最小質(zhì)量,被測物體的質(zhì)量超過稱量和感量時,均不能直接稱量。
2.天平和砝碼應(yīng)保持干燥、清潔,向右盤中加減砝碼盒移動游碼時都有用鑷子,不能用手直接接觸砝碼盒游碼,不能把砝碼弄濕、弄臟,以避免砝碼、游碼因銹蝕、磨損而使其質(zhì)量發(fā)生變化,造成測量不準確的現(xiàn)象。
3.潮濕的物體和化學(xué)藥品會污染圖片托盤,所以不能直接將其放到天平的托盤中,應(yīng)盛放在其他容器中測量。注意此時測出的是待測物體和容器的總質(zhì)量。
4.為保護天平不被損壞,加減砝碼時要輕拿輕放。
5.已調(diào)節(jié)好的天平如果移動了位置,需重新調(diào)節(jié)平衡后方可測量。
6.天平平衡后,兩個托盤不能互換位置,否則要重新調(diào)節(jié)平衡。
7.判斷天平是否平衡,不一定要等到指針靜止下來,也可以通過觀察指針左右擺動的幅度是否相等來確定。
現(xiàn)象
現(xiàn)象分析
探究歸納
一塊橡皮泥,被捏成各種動物形狀
物體的形狀發(fā)生了變化,但物體的質(zhì)量沒有變化
質(zhì)量時物體本身的一種屬性,它不隨物體的形狀、狀態(tài)和所處的空間位置的變化而變化
一杯水結(jié)成冰,把鐵塊放入煉鋼爐熔化成鐵水
物體的狀態(tài)發(fā)生了變化,但質(zhì)量沒變
把小鐵塊從南極拿到北極
物體在空間位置發(fā)生了變化,但物體質(zhì)量沒變
特別提醒:在利用密度公式進行計算時,應(yīng)注意以下幾點:
(1)質(zhì)量、體積和密度應(yīng)對應(yīng)同一個物體;
(2)各物理量的單位一定要統(tǒng)一,一般有兩種統(tǒng)一方法:①質(zhì)量單位用kg,體積單位用m3,密度單位為kg/m3;②質(zhì)量單位用g,體積單位用cm3,密度單位為g/cm3。
應(yīng)用
原理
方法
舉例
計算物體的質(zhì)量
對于某些不便于直接測量質(zhì)量的物體,只要知道這個物體是由什么物質(zhì)組成的,就可以通過密度表,查出這種物質(zhì)的密度,再測出它的體積,根據(jù)公式就能算出該物體的質(zhì)量
如測一塊長方體大理石的質(zhì)量,大理石的密度可以查密度表得到,大理石的長、寬、高可以用刻度尺測量,算出大理石的體積,應(yīng)用公式就能算出大理石的質(zhì)量
計算物體的體積
對于有些不便于直接測量體積的物體,只要測出它的質(zhì)量,再查出它的密度,就可以利用公式算出啊它的體積
如測形狀不規(guī)則的鐵質(zhì)螺釘,可以用天平測出它的質(zhì)量,鐵的密度可以從密度表中查出,根據(jù)公式便可算出它的體積
鑒別物質(zhì)
要分析一個物體是由什么物質(zhì)組成的物體,只要測出該物體的密度,再查密度表,看測得的密度值與何種物質(zhì)的密度相同(或相近)
如測算出某種物質(zhì)的密度是2.7×103kg/m3,通過查密度表知道這種物質(zhì)可能是鋁
次數(shù)
液體的體積V/
容器和液體的總質(zhì)量m/g
1
58
79
2
107
128
實驗原理
實驗設(shè)計
用天平測量液體的質(zhì)量,用量筒測量出液體的體積,用公式計算出液體的密度
實驗器材
天平、量筒、燒杯、待測液體
實驗步驟
(1)將天平放在水平桌面上,調(diào)節(jié)天平平衡;
(2)將適量的液體倒入燒杯中,用天平測出液體和燒杯的總質(zhì)量m1(如圖甲所示);
(3)將燒杯中的液體倒入量筒中一部分,讀出量筒中液體的體積V(如圖乙所示);
(4)用天平測出燒杯和剩余液體的質(zhì)量m2(如圖丙所示);
(5)待測液體的密度為。
實驗數(shù)據(jù)
燒杯和液體的總質(zhì)量m1/g
燒杯和剩余液體的總質(zhì)量m2/g
量筒中液體的質(zhì)量m/g
量筒中液體的體積/V
液體的密度ρ/(g/cm3)
不同實驗方案的誤差分析
(1)若先測出空燒杯的質(zhì)量m1,再測出液體和燒杯的總質(zhì)量m2,然后將燒杯的液體全部倒入量筒中測出體積V,計算出液體的密度,則在這個方案中,將燒杯中的液體倒入量筒內(nèi)時,總有部分液體附著在燒杯內(nèi)壁上無法倒出,使測出的液體的體積偏小,從而使計算出的液體的密度偏大。
(2)若先用量筒測出液體的體積V,再用調(diào)節(jié)好的天平測出空燒杯的質(zhì)量m1,然后將將量筒內(nèi)的液體全部倒入燒杯中,測出燒杯和液體的總質(zhì)量m2,計算出液體的密度,則在這個方案中,將量筒中的液體倒入燒杯中時,總有部分液體附著在量筒內(nèi)壁上無法倒出,使測出的液體和燒杯的總質(zhì)量m2偏小,即測出的液體的質(zhì)量偏小,從而使計算出的液體的密度偏小。
實驗原理
實驗設(shè)計
用天平測量固體的質(zhì)量,用排水法測出固體的體積(不溶于水的固體),用公式計算出液體的密度
實驗器材
天平、量筒、細線、待測固體、水
實驗步驟
(1)將天平放在水平桌面上,調(diào)節(jié)天平平衡;
(2)用天平測出固體的質(zhì)量m(如圖甲所示);
(3)在量筒中倒入適量的水,讀出水的體積V1(如圖乙所示);
(4)將待測固體用細線拴住浸沒在量筒內(nèi)的水中,讀出固體和水的總體積V2(如圖丙所示);
(5)待測固體的密度為。
實驗數(shù)據(jù)
固體的質(zhì)量m/g
固體放入量筒前量筒中水的體積V1/cm3
固體和水的總體積V2/cm3
固體的體積V/cm3
固體的密度ρ/(g/cm3)
誤差分析
(1)細線體積對測量結(jié)果的影響:實驗中測量出的總體積V2不僅包含固體和水的體積,還包含浸在水中細線的體積,所以測量的結(jié)果會略微偏大,計算出的密度會略偏小。
(2)若實驗中先用排水法測量固體體積,再將固體放在天平上測量其質(zhì)量,則因為固體上帶有水,會使質(zhì)量的測量結(jié)果偏大,致使計算出的密度值偏大。
實驗器材
量筒、燒杯2個、天平、細線、石塊、水、滴管
實驗步驟
(1)將兩個相同的燒杯分別放在調(diào)節(jié)好的天平的左、右盤上;
(2)在左盤的燒杯中放入石塊,在右盤的燒杯中注入一定量的水后,用滴管緩緩增加水的質(zhì)量,知道天平橫梁重新平衡,則左盤中石塊的質(zhì)量等于右盤中水的質(zhì)量,即m石=m水;
(3)將右盤燒杯中的水倒入量筒中,測出水的體積V水,則水的質(zhì)量為m水=ρ水V水,所以石塊的質(zhì)量m石=m水=ρ水V水;
(4)把左盤燒杯中的石塊用細線系好輕輕放入剛剛已倒入水的量筒中,測出此時石塊和水的總體積V1。
表達式
實驗器材
天平、水、空瓶、石塊
實驗步驟
(1)用天平測出石塊的質(zhì)量m1;
(2)瓶中裝滿水,測出其質(zhì)量m2;
(3)將石塊放入瓶中,溢出一部分水后,測出瓶、石塊及剩余水的質(zhì)量m3。
推導(dǎo)過程及表達式
m排水=m1+m2-m3,,。
實驗器材
水槽、燒杯、量筒、足夠多的水、細線、石塊和筆
實驗步驟
(1)如圖所示,將石塊放入燒杯內(nèi),然后將燒杯放入盛有水的水槽中,用筆在燒杯上標記出此時水槽內(nèi)液面的位置;
(2)去除燒杯內(nèi)的石塊,往燒杯里緩慢倒水,直到水槽內(nèi)的液面達到標記的高度;
(3)將燒杯內(nèi)的水倒入量筒中,讀出水的體積為V1,則石塊的質(zhì)量為V1ρ水;
(4)在量筒內(nèi)裝入適量的水,示數(shù)為V2,然后用細線系住石塊,將石塊浸沒在水中,此時的示數(shù)為V3,則石塊的體積為V3-V2。
推導(dǎo)過程及表達式
。
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