六、质量与密度
学习目标
质量与密度
课标基本要求 1.知道质量的含义。会测量固体和液体的质量 2.通过实验,理解密度。会测量固体和液体的密度 3.能解释生活中与密度有关的一些物理现象
第1节 质量
章节目标 通过分析生活中的一些实例了解质量的初步概念,知道质量的单位及其换算(物理观念) 通过实际操作,掌握天平的使用方法,学会用天平测量固体和液体的质量(科学探究) 通过观察、实验,认识质量是不随物体的形状、物态、位置变化的物理量(物理观念) 能对常见物体的质量进行估测(科学思维) 通过使用天平的技能训练,培养严谨的科学态度与协作精神(科学态度与责任)
第2节 密度
章节目标 探究物质的质量与体积的关系,体会利用比值不变反映的数量关系来定义物理量的方法(科学探究、科学思维) 知道密度的定义、公式和单位,理解密度的物理意义(物理观念) 会查密度表(科学思维) 通过学习温度对密度的影响,知道密度在生产、生活中的作用,能解释密度与社会生活相关的简单问题(物理观念、科学思维)
第3节 测量液体和固体的密度
章节目标 会用量筒测量液体和固体的体积,并利用天平和量筒测量液体和不同形状固体的密度体会等量替代的方法(科学探究、科学思维) 会利用物理公式间接地测定某个物理量,进一步巩固密度的概念(科学思维) 在测量固体和液体密度的过程中,熟悉天平、量筒的使用技能,规范实验操作步骤,培养严谨的科学态度(科学探究、科学态度与责任)
第4节 密度的应用
章节目标 能联系实际运用密度公式进行相关计算,会计算不能直接测量的物体的质量和不能直接测量的物体的体积(科学思维) 通过分析实例,理解密度是物质的一种特性,并能运用密度知识鉴别物质(物理观念) 通过学习密度知识的应用,认识到物理理论在解决实际问题中的重要作用(科学态度与责任)
思维导图回顾知识
重难知识易混易错
专题重点回顾
质量 性质:物体的质量与它的形状、物态和位置①________
天平读数:左盘中被测物体的质量=右盘中砝码的总质量②______游码标尺上所对应的刻度值天平使用过程中的注意事项:测量过程中,③______调节平衡螺母
密度 性质:密度与物质的物态、温度④________,与物体的质量和体积⑤________ 公式:⑥________ 单位换算:1g/cm3=⑦_______km/m3
易错点
1.两次横梁平衡的调节
测量前:先移动游码至零刻度线处,再调节平衡螺母使横梁平衡;测量时:通过加减砝码、移动游码使横梁平衡,此时不能再调平衡螺母。
【例】小利同学用托盘天平测物体质量的步骤如图所示。小利的操作有两处错误,请你指出他操作中的错误。错误一:______________;错误二:______________。
答案:见解析
解析:调节天平横梁水平平衡时,游码应该置于标尺的零刻度线处,而图乙中,调节天平横梁水平平衡时,没有将游码置于标尺的零刻度线处;如图丙,测量过程中调节天平水平平衡应该增减砝码或移动游码,不应该调节平衡螺母。
2.对公式的理解,误认为ρ与m成正比,与V成反比
“”不仅仅是一个数学关系式,它还有一定的物理含义:(1)对于同一种物质而言,在同一物态同一温度下,ρ的大小与m、V无关,此时是一定值;(2)对于不同物质,当V一定时,m与ρ成正比,即;(3)对于不同物质,当m一定时,V与ρ成反比,即。
【例】关于密度公式下列说法正确的是( )
A.由不同种类的物质组成的物体的质量和体积的比值一定不同
B.是密度的定义式,实质上密度与物体质量、体积无关
C.同种物质的密度与该物质组成的物体的质量成正比
D.同种物质的密度与该物质组成的物体的体积成反比
答案:B
解析:密度是物质本身的一种性质,决定于物质的种类、状态和温度,不同物质密度一般不同,但个别不同物质密度相同,对于同一种物质,在确定的温度和状态下,密度是不变的,即物质的密度大小与质量和体积无关,不能理解为物质的密度与质量成正比或与体积成反比,
3.因测量顺序不合理带来的实验误差
(1)测量固体密度时,先测体积后测质量,因固体沾有部分水而导致所测质量偏大。
(2)测量液体密度时,应先测容器和液体的总质量,再测容器和剩余液体的总质量,避免因液体残留而导致测量误差。
【例】我们知道,使用测量工具进行测量时,误差是不可避免的,以下对测量误差的分析正确的是( )
A.用液体温度计测量物体温度时,如果从被测物体中拿出来读数,会使测量值偏小
B.如果将量筒放在不水平的实验桌面上,则测出液体的体积会偏大
C.用刻度尺测量物体长度时,如果零刻度没有对准被测物体的一端,则测量值会偏大
D.使用天平,必须先调节横梁平衡,如果在指针偏向分度盘中线右侧时停止调节,会使测量值偏小
答案:D
解析:A.用液体温度计测量物体温度时,如果从被测物体中拿出来读数,温度计不能离开被测物体,这是错误,而不是误差,故A错误;
B.如果将量筒应该放在水平的实验桌面上读数,而不水平的桌面上就是错误,不是误差,故B错误;
C.用刻度尺测量物体长度时,被测物体的一端可以不对齐零刻度线,测量值可能偏大,也可能偏小,故C错误;
D.使用天平,必须先调节横梁平衡,如果在指针偏向分度盘中线右侧时停止调节,此时右边略偏重,则物体会大于砝码和游码的质量,使测量结果偏小,故D正确。
故选D。
4.气体物质密度的变化
在某一固定容器中的气体,总是充满整个容器,在使用过程中向容器内充入气体(或放出气体),容器内气体的质量增大(或减小),由于容器的容积不变,气体的体积不变,由密度公式知,容器内气体的密度增大(或减小)。
【例】有一只容积为氧气瓶,装有密度为的氧气,某次用去了5g氧气,则钢瓶内剩余氧气的质量为__________g,剩余氧气的密度为__________。
答案:20;2.0(或2)
解析:根据题意可知,原来氧气的质量为
剩余氧气质量为
剩余氧气的体积不变,剩余氧气的密度为
单元核心素养对接中考
1.[2024年广东中考真题]嫦娥五号携带月壤样品返回地球。从月球到地球,样品的质量( )
A.变为原来的一半 B.保持不变
C.变为原来的2倍 D.变为原来的4倍
2.[2024年上海中考真题]一个中学生身体的质量最接近的是( )
A.0.5kg B.5kg C.50kg D.500kg
3.医院里有一只容积为的氧气瓶,里面装有密度为的氧气。若某次抢救病人用去了5g氧气,则瓶内剩余氧气的密度为( )
A. B. C. D.
4.关于质量和密度,下列说法正确的是( )
A.无论温度如何变化,物质的密度都不变
B.一瓶矿泉水被喝掉一半后,剩余矿泉水的密度变小
C.能装1 kg水的瓶子一定能装下1 kg的酒精
D.拍摄影视剧房屋倒塌镜头,常选用密度小的材料做道具,以确保演员安全
5.测量液体质量的实验如图所示,由图可知,烧杯和液体的总质量是( )
A.70.1 g B.71.1 g C.68.8 g D.71.2 g
6.如图所示是三种物质的质量与体积关系图像,a、b为固态物质,c为液态物质。下列说法正确的是( )
A.相同质量的a、c物质,体积之比为2:1
B.由b物质制成体积为、质量为16g的球,该球是空心的
C.固体的密度一定都比液体的大
D.a、b、c物质的密度之比为11:16:22
7.[2024年内蒙古赤峰中考真题]在《浮力》单元复习课上,学生用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为;如图乙,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为。下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为和,它们的关系是
B.鸡蛋的体积为
C.鸡蛋的密度为
D.鸡蛋的密度为
8.关于托盘天平的使用方法,下列说法中不正确的是( )
A.调节横梁平衡时,指针指在分度盘左侧,应向左调节平衡螺母
B.称量前,应先估测被测物体的质量,以免超过天平的最大测量值
C.称量时,被测物体放在左盘,砝码放在右盘
D.称量时,向砝码盘中加砝码的顺序是由小到大
9.质量分布均匀的实心正方体甲、乙放在水平地面上,将甲、乙沿水平方向切去高度,剩余部分对地面的压强p与的关系如图所示,已知,乙的棱长为30 cm,下列选项正确的是(g取10 N/kg)( )
A.乙的密度为 B.未切前,甲的质量为24 kg
C.图中 D.图中
10.[2024年吉林长春中考真题]我国研发团队经过一千多天的日夜奋战,生产出世界上最薄的“手撕钢”。“手撕钢”的密度为,但厚度只有,被誉为“钢铁行业皇冠上的明珠”。以下说法正确的是( )
A.“手撕钢”的厚度为
B.“手撕钢”的质量为
C.“手撕钢”的温度升高时质量不变,密度变小
D.用“手撕钢”做的手术刀轻薄灵活,“轻”是指密度小
11.[2024年重庆中考真题]小明将天平放在水平桌面上测量一物体的质量。在游码调零后,发现指针偏左,应将平衡螺母向______移动,使横梁水平平衡。放上物体,通过加减砝码及移动游码,使横梁再次水平平衡时,天平如图所示,则物体的质量为______g。
12.一头大象的质量约为5_____________(填合适的单位符号)。一枚实心纪念币的质量为16g,体积为纪念币的密度是_____________。可见,这枚纪念币_____________(选填“是”或“不是”)纯金制成。
13.每年秋收季节,农民伯伯常用箩筐装稻谷。小明学了密度知识后测出一个箩筐装满稻谷时质量为25 kg(箩筐质量不计),箩筐容积为,稻谷密度(包含了空隙的平均密度)为________(结果保留一位小数);小明又取来60 g稻谷,利用排水法测得其体积为,则稻谷实际密度为________(忽略吸水)。丰收后装满稻谷的粮仓容积为,则粮仓中的空隙体积为________。
14.俗话说得好“只要功夫深,铁杵磨成针”,此过程中铁杵的密度________;在寒冷的冬天,裸露在室外的自来水管容易爆裂,其原因是水管中的水结冰后,密度________,体积________。
15.如图所示的量筒,其量程是______mL,分度值是______mL。三名同学在用量筒测液体体积时,读数方法如图所示,其中______同学读数方法正确,量筒中液体体积为______mL。
16.[2024年湖南长沙中考真题]“五月五,过端午。”劳技课上学习腌制咸鸭蛋,同学们通过测量盐水的密度来检测所配制盐水的浓度。
(1)实验操作如下:
①在烧杯中装入适量的盐水,用天平测量烧杯和盐水的总质量,天平平衡时右盘中的砝码和游码的位置如图所示,则______g;
②将烧杯中的盐水倒入一部分到量筒中,读出量筒中盐水的体积;
③用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量;
(2)计算得出盐水的密度为ρ=______;
(3)小组成员进行交流时,小明总结了上述实验过程中需要注意事项,你认为必要的是______(多选)。
A.天平应水平放置 B.量筒读数时视线应与液面相平
C.装入盐水前应测量空烧杯的质量 D.应将烧杯中的盐水全部倒入量筒中
17.[2024年广东中考真题]小明摘来李子,用天平、量筒和水测量李子的密度。
(1)调节天平时,应先将游码移至标尺的___________处,然后调节平衡螺母,使天平平衡。
(2)用天平测量李子的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上游码的位置如图所示,李子的质量为___________g;用量筒和水测得李子的体积为,则李子的密度为___________。
(3)完成上述实验后,在不用量筒的情况下,小明利用天平、烧杯和该李子测量凉茶的密度,实验步骤如下:
①在烧杯中加入适量的凉茶,如图甲所示,并在烧杯上标记此时液面的位置,测得凉茶和烧杯的总质量为240g。
②将李子放入凉茶中,李子沉底,如图乙所示,在烧杯上标记此时液面的位置。
③取出李子,然后向烧杯中加凉茶,使液面上升至位置___________,测得此时凉茶和烧杯的总质量为282g。根据实验数据,可得凉茶的密度为___________。从烧杯中拿出李子时会带出一些凉茶,这对凉茶密度的测量结果___________(选填“有”或“无”)影响,原因是___________。
18.“泥咕咕”是河南的民间传统工艺,它用黄胶泥土加水和成泥巴,用棒反复锤打,使其混合均匀,再根据其形状,在不同的部位扎眼通孔,随着碎泥屑的跌落,一个栩栩如生的“泥咕咕”就做成了。如图所示是一个做好的大“泥咕咕”,为了测量其体积,小亮购买了一个相同材质的小“泥咕咕”,测得它的质量为137.6g,体积为。请你综合应用所学知识解答下列问题:
(1)制作“泥咕咕”时,需要在不同的部位扎眼通孔,这一过程泥块的质量______,密度______(选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)小亮购买的小“泥咕咕”的密度是多少_____;
(3)如果测得大“泥咕咕”的质量是34400g,设大、小“泥咕咕”都是实心的,则大“泥咕咕”的体积是多少_____;
(4)若这个大“泥咕咕”是由纯铁制作的,它的质量是多少______。()
答案及解析
①无关 ②+ ③不能 ④有关 ⑤无关 ⑥ ⑦1×103
1.答案:B
解析:质量是物体的一种属性,它不随物体的形状、状态、位置和温度的改变而改变;月壤样品从月球到地球,位置发生变化,但物质多少没有变化,所以质量不变。故ACD不符合题意,B符合题意。
2.答案:C
解析:成年人的质量在70kg左右,中学生的质量比成年人小一些,在50kg左右,故ABD不符合题意,C符合题意。
3.答案:B
解析:没用之间氧气瓶内氧气的质量为
用去了5g氧气之后的质量为
用去氧气后,氧气瓶的体积不变,则瓶内剩余氧气的密度为
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.答案:D
解析:A.物体的温度发生变化,体积也跟着变化,而物体的质量不变,由公式可知,会导致物质密度的变化,故A错误;
B.一瓶矿泉水喝掉一半后,质量和体积改变,但是物质的种类不变,因此剩余矿泉水的密度不变,故B错误;
C.瓶子容积V一定,能装1 kg的水,若要装下1 kg的其它液体,根据得,而所以不能装下1 kg的酒精,故C错误;
D.真实的砖瓦石块质量很大,会把人砸伤甚至砸死,而拍摄影视剧时不可能牺牲演员,要换用质量小、体积相同的假砖瓦石块作道具,所以选择密度小的材料做道具,以确保演员安全,故D正确。
故选D。
5.答案:D
解析:由图可知,砝码的质量为,标尺的分度值为0.2 g,游码对应的刻度为1.2 g,则烧杯和液体的总质量为。
6.答案:B
解析:A.由图示知,当质量为2g时,a的体积为,c的体积为,所以a、c的体积之比为1:2,故A错误;
B.由图示知,当质量为8g时,体积为,所以质量为16g时有
解得,此时球的体积
所以所制成的球是空心的,故B正确;
C.由图示知,体积是相同时,a的质量最大,b的质量较大,c的质量最小,据,a的密度大于b的密度大于c的密度,而a、b是固态,c是液态,在这三种物质中,固态物质的密度比液态的大,但并不是所有的液态物质密度都比固态的小,譬如水银常温常压下是液态,它的密度比常温常压下铜的密度大,故C错误;
D.由图示知,三种物质的密度之比
故D错误。
7.答案:B
解析:A.鸡蛋在水中沉底,浮力小于重力,鸡蛋在盐水中漂浮,浮力等于重力,所以,故A错误;
B.鸡蛋在水中沉底,排开水的体积等于鸡蛋的体积,由阿基米德原理可得,鸡蛋的体积
故B正确;
CD.鸡蛋在盐水中漂浮,浮力等于重力,即
鸡蛋的质量
鸡蛋的密度
故CD错误。
8.答案:AD
解析:调节横梁平衡时,若指针指在分度盘左侧,则应向右调节平衡螺母,使横梁在水平位置平衡;称量前,为了避免超过天平的最大测量值导致无法测量甚至损坏天平,需要先估测被测物体的质量;称量时,被测物体放在左盘,砝码放在右盘;称量时,向砝码盘中加砝码的顺序是由大到小,故BC正确,AD错误。
9.答案:AD
解析:
10.答案:BC
解析:A.“手撕钢”的厚度为,故A错误;
B.“手撕钢”的密度
的“手撕钢”的体积
则其质量
故B正确;
C.“手撕钢”温度升高时质量保持不变,因为质量是物体的一种属性,但温度升高时体积会膨胀,故密度变小,故C正确;
D.“轻”是指质量小,用“手撕钢”做的手术刀拿在手里感觉手术刀的质量小。故D错误。
故选BC。
11.答案:右;152
解析:游码调零后,发现指针偏左,由“左偏右调”可知,要向右移动平衡螺母,直到横梁水平平衡。横梁再次水平平衡时,左盘物体的质量等于右盘砝码的质量和游码对应的示数之和,由题图可知,标尺的分度值为0.2g,游码对应的示数为2g,所以物体的质量
12.答案:t;8;不是
解析:大象的质量约为5t;纪念币的密度
由题知金的密度,纪念币的密度
所以这枚纪念币不是纯金制成的。
13.答案:0.6;;3
解析:由可知稻谷密度(包含了空隙的平均密度)为
。
实际密度为。粮仓容积为,可装稻谷的质量为,则粮仓中稻谷的实际体积为,故粮仓中的空隙体积为。
14.答案:不变;变小;增大
解析:密度是物质的一种特性,它只与物质的种类和状态有关,与质量和体积无关,因此,铁杵磨成针后,其密度是不变的。在寒冷的冬天,裸露在室外的自来水管容易爆裂,这是因为水管中的水在结冰后质量不变,密度变小,根据密度公式可知,体积会增大。
15.答案:0~100;2;乙;60
解析:由图可知,此量筒的量程为0~100 mL,从80 mL到100 mL共有10个格,每一小格是2 mL,因此该量筒的分度值是2 mL。量筒读数时,视线要与液面相平,故乙的读数方法是正确的,液体的体积为60 mL。
16.答案:(1)174;(2)1.2;(3)AB
解析:(1)①物体的质量等于砝码质量加游码示数,如图,游码示数为4g,故烧杯和盐水的总质量为
(2)倒出盐水的体积为,倒出盐水的质量为
盐水的密度为
(3)A.称量质量时,天平应水平放置,否则误差较大,故A符合题意;
B.量筒读数时视线要与液面相平,俯视会偏大,仰视会偏小,故B符合题意;
C.本实验的研究对象是倒入量筒中的盐水,倒入量筒中盐水的质量用原来的总质量减去剩余的总质量即可,所以不需要测量空烧杯的质量,故C不符合题意;
D.倒入量筒中盐水的多少对实验结果无影响,因为所测的质量和体积均为倒入量筒中盐水的,故D不符合题意。
故选AB。
17.答案:(1)零刻度线处;(2)44;1.1;(3);1.05;无;取出李子后向烧杯中加凉茶使液面上升至位置时已经将被带走的凉茶补齐了
解析:(1)在调节天平平衡时,应先将游码移至标尺的左端零刻度线处,这是天平使用前的必要步骤,以确保测量的准确性。然后,通过调节平衡螺母,使天平的横梁在水平位置平衡,为后续的测量做好准备。
(2)根据图示的天平读数,我们可以知道右盘中的砝码总质量为
标尺上游码的示数为4g。因此,李子的质量m为砝码总质量与游码示数之和,即
已知李子的体积,根据密度公式,我们可以计算出李子的密度为
(3)在测量凉茶密度实验中,我们需要确保在取出李子后加入的凉茶量能够使液面恢复到原来的标记位置M2 。这样,我们就可以通过比较加入凉茶前后的质量差来计算出被李子排开的凉茶的质量,进而利用李子的体积(即被排开凉茶的体积)来求出凉茶的密度。
具体计算如下:首先,根据图示我们可以知道,加入凉茶后凉茶和烧杯的总质量为282g,而最初凉茶和烧杯的总质量为240g。因此,被李子排开的凉茶的质量为
由于李子沉底,所以李子的体积就等于被排开凉茶的体积,即
因此,凉茶的密度ρ茶 可以通过公式 计算得出,即
关于实验误差的分析,从烧杯中拿出李子时会带出一些凉茶,但这并不会影响凉茶密度的测量结果。因为我们在计算凉茶密度时,是通过比较加入凉茶前后的质量差来求出被排开凉茶的质量的,而这个质量差与是否带出少量凉茶无关。只要我们确保加入的凉茶量能够使液面恢复到原来的标记位置,就可以准确地求出凉茶的密度。
18.答案:(1)变小;不变;(2)1.72;(3);(4)158kg
解析:(1)制作“泥咕咕”时,在不同的部位扎眼通孔,碎泥屑不断跌落,故其质量变小。
因密度是物质本身的一种特性,与物体的质量、体积无关,故泥块的密度不变。
(2)小“泥咕咕”的密度为
(3)大“泥咕咕”的质量:,大“泥咕咕”的体积为
(4)若这个大“泥咕咕”是由纯铁制作,其体积不变,即