密度知识的应用(基础)
【学习目标】 1、正确理解密度是物质的一种特性,能运用密度鉴别物质; 2、知道密度与社会生活的联系,知道密度在社会生活中的应用。【要点梳理】要点一、密度与温度
密度是物质的一种特性,它的大小取决于物质的种类,另外还受状态和温度的影响。
要点诠释: (1)一般物体在温度升高时体积膨胀,在温度降低时体积缩小。根据密度公式可知,当m一定时,V增大,ρ减小;V减小,ρ增大。即一般物体温度升高时,密度减小;温度降低时,密度增大。
(2)气体的热胀冷缩最为明显,它的密度受温度的影响最大;一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显,因而密度受温度影响较小。
(3)水的反常膨胀:4℃的水的密度最大,高于4℃时水和其他物体一样是热胀冷缩的;在0~4℃之间,水却是热缩冷胀。水凝固成冰时密度变小,体积变大。
要点二、密度的应用
密度与社会生活的联系十分密切,密度知识在生活实际中有很多应用。
要点诠释: ⑴鉴别物质:密度是物质的特性之一,不同物质密度一般不同,可用密度鉴别物质。 ⑵求质量:由于条件限制,有些物体体积容易测量,但不便测量质量,用公式m=ρV算出它的质量。 ⑶求体积:由于条件限制,有些物体质量容易测量,但不便测量体积,用公式算出它的体积。 ⑷判断空心实心。
【典型例题】
类型一、密度与温度
1、如图所示,点燃蜡烛会使它上方的扇叶旋转起来.这是因为蜡烛的火焰使附近空气的温度升高,体积膨胀,空气的密度变 ,所以热空气 (填“上升”或“下降”)形成气流,气流流过扇叶时,带动扇叶转起来。
【答案】小;上升。
【解析】点燃蜡烛,蜡烛上方的空气吸收热量,温度升高,体积膨胀,密度减小。密度小的热空气上升,形成对流,吹动扇叶转动。
【总结升华】(1)气体的密度受压强的影响比较大。
(2)液体和固体物质的密度影响因素主要是物质的种类。
举一反三:
【变式】在一个标准大气压下,冰水共存的温度是 ℃,如果冰化成水,其密度将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】0;变大
类型二、密度的应用
2、(2019春?无锡期中)如下四个选项表示四个不同的量筒,每组数字前面的是量筒的最大刻度值,后面的是量筒的分度值,要想一次并尽可能准确地测出密度为0.8×103kg/m3的100 g酒精的体积,应选用合适的量筒是( )
A.50mL,5mL B.250mL,5mL C.100mL,2mL D.400mL,20mL
【答案】B
【解析】酒精的体积为:
故A和C中,酒精体积超过其量程,不能盛下酒精;B和D中,均能盛得下酒精,但D中的分度值较大,测量时准确度小;故D错误,B正确;故应选B。
【总结升华】此题考查密度公式的变形运用和量筒使用上的选择,熟练密度公式的应用解出酒精体积,根据量程大小、分度值大小选择合适的量筒,便可找到答案。
3、一个瓶子,质量是20g,装满水后的总质量是100g,装满酒精后的总质量是84g,这种酒精是否是纯酒精?(酒精的密度是0.8×103kg/m3)
【思路点拨】要想知道酒精是否是纯酒精,应该需要求出其密度,要求出酒精的密度,必须知道酒精的质量和体积,酒精的质量可以求出,等于装满酒精后的总质量减去瓶子的质量,酒精的体积不知道,但是,可以间接的求出,酒精的体积等于瓶子的容积,瓶子的容积等于装满水时水的体积,水的体积可以用公式求出即可。
【答案与解析】
解:水的质量为:m水=100g﹣20g=80g,
水的体积为:V水===80cm3,
酒精的质量为:m酒=84g﹣20g=64g,
酒精的体积为:V酒=v水=80cm3,
酒精的密度为:ρ酒===0.8g/cm3=0.8×103kg/m3,
从而可知,该酒精是纯酒精。
答:酒精是纯酒精。
【总结升华】考查了密度的计算公式,要求学生会利用密度的计算公式求出质量与体积,该题很典型,拐了一个小弯,液体的密度不知道,但是可以间接的求出。
举一反三:
【变式】把一块金属放入盛满酒精(ρ酒精=0.8g/cm3)的杯中时,从杯中溢出8g酒精。若将该金属块放入盛满水的杯中时,从杯中溢出水的质量是多少? 【答案】因为金属块的体积是一定的把金属块先后放进酒精和水中,它溢出酒精和水的体积相同,根据体积相同时,物体的质量跟它们的密度成正比。 即: 溢出水的质量是10g。
4、有一个质量为900g,体积为120cm3的铁球(ρ铁=7.8×103kg/m3) (1)这个铁球是实心还是空心的? (2)如果是空心,空心部分的体积多大? (3)如果空心部分注满某种液体,总质量为962.56g,那么空心部分注满的是什么液体? 【答案与解析】
判断铁球是实心还是空心的,可求出铁球的密度。若算得的密度等于铁的密度,则为实心;若算得的密度小于铁的密度,即为空心。且多出的体积即为空心部分的体积。(还有其他办法判断,请大家思考) 可判断这个铁球是空心的。 ,
由此可判断注满的液体是水银。
【总结升华】本题考查空心部分体积和铁球质量的计算,关键是公式及其变形的灵活运用;判断物体是否为空心,解决问题的方法很多,但实质上都是根据密度定义式,比较实际物体与实心物体的质量,体积或密度之间是否存在差异,即,比较质量法、比较体积法和比较密度法,如果存在差异,则实际的物体为空心物体,此题运用的是比较体积法,解题过程中要注意统一使用国际单位制单位。
举一反三:
【变式】(2019春?宝应县校级期末)质量和体积都相同的三个空心球,它们的材料分别是铝、铜和铅,则空心部分最大的是( )
A.铝球 B.铜球 C.铅球 D.无法判断
【答案】C
5、有密度为1克/厘米3的水和密度为0.8克/厘米3的酒精各160克,用它们配制密度为0.84克/厘米3的消毒酒精,最多能配成多少克消毒酒精?(混合过程中体积的变化忽略不计)
【思路点拨】设最多能配消毒酒精为m克,需取水m1克,取酒精m2克;根据密度公式和混合过程中体积的变化忽略不计得出消毒酒精的体积;根据比例关系即可求出所需水和酒精的质量,从而求出最多能配消毒酒精的质量。
【答案与解析】
解:设取水m1克,取酒精m2克,配成密度为ρ的消毒酒精m克。
∵水和酒精混合后体积不变。
∴+=,+=
得=
∵m2>m1
故取酒精m2=160g时,水取m1=50g;
最多能配成消毒酒精:
m=m1+m2=50g+160g=210g。
答:最多能配成210g消毒酒精。
【总结升华】解决本题的关键是利用密度公式求出水和酒精的质量关系,然后利用比值的关系进行求解。
【巩固练习】
一、填空题
1、(2019秋?湘潭县期末)在故事影片中出现的“大石头“砸在人身上的画面中,“大石头”是由密度很 ______的材料制成的(选填“大”或“小”)。如果我们将“大石头”搬到月球上,它的质量______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
2、物质的状态不同,密度也不同。水凝固成冰时,________不变,________变大,________变小。
3、在固体、液体和气体中,________的热胀冷缩最为显著;所以气体密度受温度的影响最________。
4、在0℃~4℃之间,水有________膨胀现象。也就是说,在0℃~4℃之间,随温度的升高,一定质量的水的体积略有________,密度略有________。在4℃以上,水的密度随温度的________而略有减小。在4℃时,水的密度________。
5、煤油的密度是0.8×103kg / m3,一个瓶子能装1kg的煤油,至多能装__________kg的水。 6、质量相等的水,硫酸、酒精分别装在相同规格的玻璃管中,如图所示, 玻璃管A中装的是_____________,玻璃管B中装的是_____________,玻璃管C中装的是_____________。(已知=1.8×103kg/m3, =0.8×103kg/m3)7、一定质量的封闭气体,当它被压缩后,其密度将________,若这些封闭气体被堵塞在一定的空间内,对气体加热,则它的密度将________。(填“变大”、“变小”或“不变”)
8、在贵重金属中常用到“盎司”这个质量单位,1盎司=31.1g,一块体积是10cm3的奥运会金牌含有5盎司黄金,那么5盎司=________g。它是纯金的吗?________。(19.3×103kg/m3)9、一容器的容积为500mL,倒入400g的某种液体刚好盛满,则该液体的密度为_____________kg/m3, 若倒出该液体80mL,则剩余液体的质量为_____________g。 二、选择题10、(2019?武汉模拟)某同学利用天平和量筒测量小石块的密度,下列操作步骤中不必要的是( )
A.用天平测出小石块的质量
B.用天平测出量筒的质量
C.将适量水倒入量筒中,读出量筒示数
D.用细线系住小石块浸没到水中,读出量筒的示数
11、四个一样大小的空心小球,它们的体积和质量均相同,分别是由铁、铝、铜和铅做成的,则它的空心部分的体积最大的是( )
A.铁球 B.铝球 C.铜球 D.铅球
12、(2019秋?天津期末)冬天,常看到室外的自来水管包了一层保温材料,这是为了防止水管冻裂,水管被冻裂的主要原因是( )
A.水管本身耐寒冷程度不够而破裂
B.水管里的水结成冰后,密度变大
C.水管里的水结成冰后,质量变大
D.水管里的水结成冰后,体积变大
13、自2009年3月以来,我国有些地区先后有H1N1流感及禽流感蔓延。我们学校为了确保师生健康,坚持把师生用过的餐具进行高温消毒。从把餐具放进冷水至加热到水沸腾,在这个过程中,餐具一定没有发生变化的是( )
A.温度 B.体积 C.质量 D.密度
14、用相同质量的铝和铜制成体积相等的球,已知2.7×103kg/m3,8.9×103kg/m3,则下列说法正确的是( )
A.铜球不可能是实心的
B.铝球可能是实心的,铜球可能是空心的
C.铜球是空心的,铝球一定是实心的
D.铝球和铜球都是实心的
三、计算题
15、为节能减排,建筑上普遍采用空心砖替代实心砖。如图所示,质量3.6kg的某空心砖,规格为20cm×15cm×10cm,砖的实心部分占总体积的60%。
求:
(1)该砖块材料的密度;
(2)生产每块空心砖比同规格的实心砖可节省材料多少千克?
【答案与解析】
1、【答案】小;不变
【解析】因为影片中的“大石头”并没有真的对演员造成伤害,所以可以断定,它的质量是比较小的;根据密度的公式,当体积一定时,只有密度越小的材料,它的质量才会越小;如果我们将“大石头”搬到月球上,位置改变了,但是它所含物质的多少没有改变,因此,它的质量不变。故答案为:小;不变。
2、【答案】质量;体积;密度
【解析】水凝固成冰时,质量不变,密度变小,所以体积变大。
3、【答案】气体;显著
4、【答案】反常;减小;增大;升高;最大
5、【答案】1.256、【答案】水; 酒精; 硫酸
【解析】质量相等的水,硫酸、酒精分别装在相同规格的玻璃管中,由于ρ硫酸>ρ水>ρ酒精,所以硫酸的体积最大,酒精的体积最小。7、【答案】变大; 不变
【解析】气体被压缩后质量不变,但体积变小,故密度变大;而若这些封闭气体被堵塞在一定的空间内,对气体加热,则质量与体积均不变,故密度也不变。
8、【答案】155.5 ;不是
【解析】通过计算可知,若它是纯金的,它的含金量应该为193g,而它的实际含金量只有155.5g,故它不是纯金的。9、【答案】 0.8×103;33610、【答案】B
【解析】测固体石块的密度的基本方法是:用天平测出石块的质量m,在量筒中倒入适量水,读出体积为V1,将石块放入量筒浸没水中,读出水面体积值为V2,则石块的密度为
因此上述步骤有用的为A、C、D。不必要的步骤是B;故选B。
11、【答案】D
【解析】由得,故同质量的四种金属,铅的密度最大,球的实际物体所占的体积最小,空心部分体积就最大。
12、【答案】D
【解析】北方冬天温度很低,水很容易结冰,水变为冰后质量m不变,密度ρ变小;体积变大,所以容易把水管撑裂;故选D。
13、【答案】C
【解析】质量不随物体的温度而改变,但温度变化会引起物体的体积变化,从而使物体的密度也发生变化。
14、【答案】A
【解析】 根据可知,同质量的球,密度大的体积就小,故钢球的铜所占的体积小于铝球的铝所占的体积,因此它必然是空心的。
15、【答案与解析】
解:(1)该砖块的总体积V=20cm×15cm×10cm=3×10﹣3m3,
材料的密度ρ====2×103kg/m3。
(2)∵ρ=m/V,
∴同规格实心砖的质量m=ρV=2×103kg/m3×3×10﹣3m3=6kg,
可节省的材料△m=m﹣m1=6kg﹣3.6kg=2.4kg。
答:(1)该砖块材料的密度为2×103kg/m3;
(2)可节省材料2.4kg。