5.2 探究物质的密度
学习目标
1.会使用天平和量筒测量物体的质量和体积.
2.尝试探究同种物质质量与体积的关系,会使用比值定义法来定义密度.
3.会用物理量的“比值”法来认识物质特性,会用图像法研究物理问题.
4.经历分析与论证、交流与评估环节,理解密度的概念,说出密度的单位.
5.会用密度知识解决简单的问题,能解释生活中一些与密度有关的物理现象.
一、情景引入
我们都知道:花生油和水混在一起,过一会儿,油总是浮在上面,这反映物质的一种什么特性?同体积的铁块和木块,放在秤上称称,总是发现铁比木块质量大(俗话说比较“重”),这又反映了什么?
组成物体的物质总是充满神奇,让我们一起来探索吧。
二、教材研究
问题1——什么是物质的密度?
下面是小华同学在探究物体的质量和体积的关系时记录的数据:
实验序号 物体 体积V/cm3 质量m/g 质量/体积(m/V)/(g·cm-3) 物质种类
1 铝块1 10 27 2.7 铝
2 铝块2 20 54 2.7
3 铝块3 30 81 2.7
4 蜡块1 10 9 0.9 蜡
5 蜡块2 20 18 0.9
6 蜡块3 30 27 0.9
7 水1 10 10 1 水
8 水2 20 20 1
9 水3 30 30 1
(1)分析比较序号为 的数据可知:同种物质的质量与体积成正比。
(2)分析比较序号为1、2、3与4、5、6及7、8、9的数据可知:对于同种物质, 是一定的,而对于不同种物质, 是不同的,综合以上分析,我们认识到: 反映了物质的一种特性,物理学中用 来表示物质的这种特性。它反映了同体积的不同物质(如铁和木),它的质量是不同的(铁比木质量大),也就是说物体所含物质是不同的(铁含的物质多,铁的“密度”大)。
问题2——怎样测量小石块的密度?
物理学中,将某种物质 的 ,叫做这种物质的密度。
小华学习了密度的概念后,想测量小石块的密度,则它必须测量出小石块的 和 才能算出小石块的密度;采用的计算公式是: 。
实验器材:小石块、尺子、细线、弹簧测力计、天平、温度计、量筒、量杯、水、细沙、烧杯、镜子
小华实验时测量小石块质量的器材应该采用: 。
小华实验时测量小石块体积的器材应该采用: 。
简单地写出小华测量小石块的实验步骤:
三、典例分析
关于公式,下列说法正确的是 ( )
A、质量大的物质, 密度一定大
B、物体的密度与体积成反比
C、密度是物质的一种属性,只与物质种类有关,而与质量、体积无关
D、以上都不对
解析:这是一道易错题,部分同学会以为ρ会与m成正比,与v成反比,这是对密度的误解。密度是物质的一种属性,当一种物体的m减小时,v也会成比例的减小,m/v这个比值不变,ρ不会变。只要是状态一样的同种物质,例如水,不管是江河上的水,还是杯子里的水,不管水的多少,它的“密度”是一样的。
答案:D
四、达标训练
1、单位换算:(1) 500mL = cm3 = m3,
(2) 4L = dm3 = m3。
2、有一金属块质量是226g,体积是20 cm3,它的密度是 g/ cm3,如果把它分成两等份,每一份的密度为 kg/ m3。
3、某一牛奶包装袋上标有“净含量220ml(227g)”字样,牛奶的密度是 kg/ m3。
4、有甲、乙两金属块,甲的密度是乙的五分之二,乙的质量是甲的二倍,那么甲的体积是乙的 ( )
A、0.8倍 B、1.25倍 C、0.2倍 D、5倍
5、甲、乙两种物质的质量与体积的关系如图5.2.1所示,则 ( )
A、 甲> 乙
B、 甲< 乙
C、 甲=乙
D、 无法确定
6、一定质量的气体,它的体积被压缩后,气体密度 ( )
A、不变 B、变小 C、变大 D、无法确定
7、甲物质的密度为2.5t/ m3,乙物质的密度为2.5kg/dm3,丙物质的密度为2.5g/cm3,丁物质的密度为250kg/ m3,其中密度最小的物质是 ( )
A、甲 B、乙 C、丙 D、丁
8、在测定石块密度的实验中:(1)用已调节好的天平测石块质量,天平平衡时,所用砝码及游码位置如图5.2.2(甲)所示,则石块质量为 ;(2)在量筒中倒入70ml水,然后把石块浸没水中,水面上升到如图(乙)所示位置,则石块体积是 ;(3)计算出石块密度为 kg/m3。
9、如图5.2.3所示为测定某种液体的密度的实验,请根据图示情况,填写下表。
杯和液体的总质量/g 杯和剩下的液体的质量/g 倒入量筒中的液体的质量/g 量筒中液体的体积/cm3 液体的密度/(g·cm-3)
10、我们知道天平可以测量物体的质量,但实验测量过程中,测量液体和具有腐蚀性的物体时与测量一般物体不同,测量过程中应该注意什么呢?
11、已知冰的密度为0.9×103kg/ m3,一块体积为80 cm3的冰全部熔化成水后,水的质量是 g,水的体积是 cm3。
12、分别装有相同质量的水、盐水、酒精的三个相同容器,液面高低如图5.2.4所示,已知盐水>水>酒精,则甲液体是 ,乙液体是 ,丙液体是 。
13、小明在探究甲、乙两种不同物质的质量和体积的关系时,得出了如图5.2.5所示的图像,由图可知,甲、乙两种物质的密度之比:甲∶乙= 。用甲、乙两种不同的物质做成质量相同的实心体,则它们的体积之比V甲∶V乙= 。
14、下列说法正确的是 ( )
A、一块砖切成体积相等的两块后,砖的密度变为原来的一半
B、铁的密度比铝的大,表示铁的质量大于铝的质量
C、铜的密度为8.9×103kg/ m3,表示1m3铜的质量为8.9×103kg
D、密度不同的两个物体,其质量一定不同
15、为了研究物质的某种属性,同学们找来大小不同的蜡块和大小不同的干松木块做实验,得到如下实验数据:
(1)请你在图5.2.7中提供的方格纸上,用图象地把两种物质的质量随体积变化的情况表示出来;
(2)通过对以上图象的分析,你可以得出什么结论?(要求写出两条)根据结论可引入什么物理量?
五、中考试题
1.一个密度为0.5×103 kg/m3、边长为0.2m的实心正方体放置在水平地面上,该物体的质量是 kg,
解析:这是一道知道密度求质量的题目,公式变形m=ρv。而正方体的体积公式是v=a3。
答案:4kg
2.图所示是北京2008年奥运会火炬,它的设计有许多地方体现了物理知识与高科技产品的结合。其外观图案为红色的祥云图纹从炬身中部向上升腾,火炬外壳采用___________较小的高品质铝合金材料制造,体积虽大而质量
却小,显得轻盈高贵。
答案:密度
六、课堂测评
1、将一根很粗的铁棒拉成很长的细铁丝扣,其质量 ,体积 ,密度 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
2、一杯淡水与一滴淡水的密度是 (选填“相等”或“不相等”)的;一团棉花与一块铁的密度是: (选填“相等”或“不相等”)的。
3、冰块的密度是ρ冰=0.9×103kg/m3,把冰块切去1/3,那么剩余部分冰块的密度是: kg/m3=
g/cm3。
4、把质量为80g的某种液体,倒入容积为100cm3的容器中,刚好盛满,则这种液体的密度为 g/cm3,合 kg/m3。
5、一个使用多年的铅球磨损得很厉害,与其有关的没有发生变化的物理量是 ( )
A、质量 B、密度 C、直径 D、体积
6、装在氧气瓶里的氧气用去一半,剩下一半后的密度 ( )
A、变大 B、变小
C、不变 D、无法确定
7、如图5.2.6所示是A、B两种物质的质量m与体积V的关系图象,由图象可知,A、B两种物质的密度A、B和水的密度水之间的关系是 ( )
A、B>水>A B、B>A>水
C、A>水>B D、水>A>B
参考答案
四、达标训练
1、(1)500 5×10-4(2)4 4×10-3 2、11.3 11.3×103 3、1.03×103
4、B 5、A 6、C 7、D 8、27g 10cm3 2.7×103 9、76 52 24 20 1.2
10、测量液体时应将液体倒入烧杯中进行测量;测量潮湿的物体或具有腐蚀性的物体不能直接将物体放到托盘天平上, 就用烧杯盛装或用薄纸隔天后再进行测量;防止对托盘的腐蚀。
11、72 72 12、水 酒精 盐水 13、9∶4 4∶9 14、C
15、(1)
(2)由图可以看出:图象为过原点的直线,即同种物质,质量跟体积成正比,质量和体积的比值相同;不同种物质,质量与体积的比值不同,这个比值反映了物质的一种性质,物理学中用用密度来表示。
六、课堂测评
1、不变 不变 不变 2、相等 不相等 3、0.9×103 0.9 4、0.8 0.8×103 5、B 6、B 7、C