密度知识的应用
物质的物理属性(基础)
【学习目标】
1.学会量筒的使用方法;
2.学会测量液体和固体的密度;
3.学会利用物理公式间接地测定一个物理量的方法;
4.掌握密度在实际生活中的应用。
5.了解物质的物理属性。
【要点梳理】
要点一、体积的测量
1.量筒:量筒是用来测量液体体积的仪器,如图1所示。
(1)量筒上的单位一般是ml,1ml=1cm3
(2)量筒的使用方法与注意事项:
①选:选择量程与分度值适当的量筒;
②放:把量筒放在水平桌面上;
③测:若量筒内的液体内有气泡,可轻轻摇动,让气泡释放出来;
④读:读数时视线要与量筒内液面的中部相平,即要与凸液面(如水银)的顶部或凹液面的底部(如水)相平,如图2乙所示。
2.测量固体的体积:
(1)形状规则的固体可以用刻度尺测量相关的数据,再根据体积公式计算出来。
(2)形状不规则的固体可以用“排液法”间接地测定。
①下沉物体(如金属块、小石块等等)的测量方法:
先在量筒内倒入适量水,读出其体积V1;
将物体用细线拴住轻轻放入水中,并使水全部淹没固体,读出水和固体的总体积V2;
计算固体的体积V=V2-V1。
②漂浮物体(如石蜡、木块等等)的测量方法:沉坠法或针压法。
沉坠法就是将漂浮的被测物体和能沉入水中的物体用细线拴在一起(物在上重锤在下),先用手提着待测物体上端的细线,将重锤沉入水中(被测物体不能接触到水),读出此时量筒的示数V1;再把被测物体和重锤一起沉入水中,读出此时量筒的示数V2;最后计算固体的体积V=V2-V1。
针压法,和下沉物体的测量方法相似,只不过是设法用细针将被测物体压入到水中使其全部浸没。
要点二、测量物质的密度
1.固体的密度:固体的质量可直接用天平称得,外形不规则物体的体积可通过“排水法”来测定,然后,根据密度定义求得密度。
步骤:
(1)用天平测出石块的质量m;
(2)向量筒内倒入适量的水,测出的水的体积V1;
(3)把石块放入量筒中,测出石块和水的总体积V2;
(4)算出石块的体积V=V2-V1;
(5)利用公式算出石块的密度。
2.液体的密度:先测液体和容器的总质量,然后倒入量筒中一部分液体,并测出这部分液体的体积,再称出容器与剩余液体的总质量,两者之差就是量筒内液体的质量,再用密度公式求出液体的密度。
步骤:
(1)用天平测出烧杯和盐水的总质量m1;
(2)将烧杯中的盐水倒入量筒中的一部分,记下体积V;
(3)用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量m2,算出量筒中盐水的质量m=m1-m2;
(4)利用公式算出盐水的密度。
要点诠释:测量的原理:根据可知,用天平测出物体的质量,用量筒测出物体的体积V,就可以求出它的密度。
要点三、密度知识的应用
由密度公式变形可得m=ρV和V=两个公式。这三个公式代表密度知识有三个方面的应用。
1.鉴别物质
要知道一个物体是什么物质做的,只要测出它的密度,再查阅密度表,看测得的密度值与何种物质的密度相近。如测算出某物质的密度是2.6×103kg/m3,通过查密度表,知道这种物质是花岗岩。
2.计算物体的质量
对于不便于直接测质量的物体,只要知道这个物体是由什么物质组成的,就可通过查密度表,查出这种物质的密度,再想办法测算出它的体积,根据公式m=ρV,就能算出该物体的质量。如:要测算一块大理石碑的质量,大理石的密度可以查表得到,大理石的长、宽、高可以用刻度尺测量,算出大理石的体积,应用公式m=ρV,就可算出大理石的质量;
3.计算物体的体积
对于不便于直接测量体积的物体,如形状不规则的铁制螺钉,可以用天平测量出螺钉的质量,铁的密度可以从密度表中查出,根据公式V=,就可算出螺钉的体积;
要点诠释:密度计算一般要做到“四有”:有必要的文字说明、有公式、有运算过程、有单位。密度计算的一般步骤:
①确定已知条件并统一各物理量的单位;
②分析未知量所对应的条件;
③选择适当的公式进行计算。
要点四、物质的物理属性
不同的物质,其物理属性一般不同。物质的物理属性包括:密度、硬度、熔点、导热性、导电性、磁性、透光性等。对这些物理属性的深入研究,促进了材料科学的发展,催生了新的器件和新的技术,对人类社会产生了重要影响。如:爱迪生对耐高温灯丝材料的研究使电力照明走进了千家万户。
【典型例题】
类型一、量筒的使用
1、(2019秋?会宁县期中)向量筒中注入水,俯视读数为20毫升,倒出一部分水后,仰视读数为12毫升,则实际倒出来的水的体积( )
A.小于8毫升
B.大于8毫升
C.等于8毫升
D.无法确定
【思路点拨】从使用量筒测量液体体积,读数时,遵循““俯大,仰小,平正好”的规律。
【答案】A
【解析】仰视读数时,量筒内实际液体的体积<20mL,俯视读数时,量筒内剩余的实际液体的体积>12mL,则倒出液体的体积<20L-12mL=8mL;故选A。
【总结升华】本题主要考查了使用量筒时,俯视读数时,实际体积小于测出体积,以及仰视读数时,实际体积大于测出体积,在学习时要进行理解识记。
举一反三:
【变式】三位同学在用量筒测量液体体积时,读数情况如图所示,其中
同学读数正确,量筒中液体的体积为
cm3。
【答案】乙、20
2、国庆节前,市工商部门对全市的白酒进行专项检查,某种品牌的白酒的酒瓶上标有450mL的字样,而白酒的含量在446~454mL之间为合格,为了一次性测量出一瓶白酒的体积,最好选用下列哪个量筒( )
A、量程是100mL,分度值是1mLB、量程是500mL,分度值是1mL
C、量程是1000mL,分度值是5mL
D、量程是500mL,分度值是5mL
【答案】B
【解析】在选择测量量筒时,我们应该尽量选择量程更接近被测体积的.又因为被测体积的浮动范围较小,所以为了测量更精确,所选量筒的分度值也应较小.解答:解:A、量程太小,无法一次性测量白酒的体积,所以不合题意;
B、量程最接近,且分度值较小,所以符合题意;
C、量程和分度值都较大,测量结果不够精确,所以不合题意;
D、量程虽然接近,但分度值太大,测量结果不精确,所以不合题意。
【总结升华】根据实际需要选择合适的测量仪器,这是我们应该掌握的基本技能之一。
类型二、密度的测量
3、在“使用托盘天平和量筒测量小金属块密度”的实验中:
(1)把托盘天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端零刻度线处,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应该把平衡螺母向
(选填“左”或“右”)调节,才能使天平平衡;
(2)天平平衡后,把小金属块放在左盘,用镊子向右盘加减砝码,当把砝码盒中最小的砝码放入右盘后,发现指针偏向分度盘的右侧,接下来正确的操作步骤是
,直到天平再次平衡,此时测出小金属块质量为
g;
(3)用细线拴好小金属块,放入盛有适量水的量筒中,结果如图所示,则小金属块的体积为
cm3。
(4)该小金属块的密度为
kg/m3。
【答案】右;
取出最小的砝码并向右移动游码;
78;
10;
7.8×103。
【解析】天平指针向左偏,证明左边质量大,所以应向右调螺母。加上最小的砝码仍然向右偏证明砝码质量太大,只能调节游码。小金属块质量
m=50g+20g+5g+3g=78g。小金属块体积V=30ml-20ml=10ml。小金属块密度
【总结升华】本题考查天平的使用,量筒的读数,密度的计算,属于基础题,但学生容易出错。
举一反三:
【变式】小军用天平和量筒测量小石块的密度。他在调节天平时,发现指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,如图14甲所示。为使天平横梁水平平衡,他应将平衡螺母向
端调。然后用调节好的天平测量小石块的质量,天平平衡时右盘中的砝码质量、游码在标尺上的位置如图14乙所示,用量筒测量小石块的体积如图14丙所示,则小石块的密度是
kg/m3。
【答案】
左
2.6×103
4、小梦同学在用天平和量筒测盐水密度的实验中。
(1)他用调好的天平按图中甲、乙、丙的顺序进行实验,根据图中数据可知道,量筒申盐水的质量是
g,体积是
ml,盐水的密度是
kg/m3。
(2)在交流讨论的过程申,同组的小雨提出了另一种实验方案,其实验步骤:①用天平测出空量筒的质量;②往量筒中倒入适量的盐水,测出盐水的体积;③用天平测出量筒和盐水的总质量。对上述实验步骤你所持的观点是
(
)
A.能测出盐水的密度且步骤合理
B.测出盐水的密度偏小,不可取
C.易使量筒从天平上倾斜而摔碎,不宜提倡
【答案】(1)
111
100
1.l×l03
(2)
C
【解析】(1)测杯和盐水总质量时,砝码总质量100g+50g=150g,游码对应的刻度值是4g,所以杯和盐水总质量154g;
测杯和剩余盐水质量时,砝码总质量20g+20g=40g,游码对应的刻度值是3g,所以杯和剩余盐水总质量43g。
则量筒中盐水的质量是二者之差,即154g-43g=111g。
量筒中液面对应的刻度是100mL。
盐水密度为。
(2)量筒的形状细高,直接放在天平托盘上很容易掉下来摔碎。
【总结升华】(1)天平的读数方法是砝码的总质量加上游码在标尺上对应的刻度值;液体的质量是两次读数之差。
(2)不能把量筒作为盛装液体的容器直接放在天平上称质量。
举一反三:
【变式】如图是某实验小组同学测定一种未知液体密度的三次正确操作情境,请你对照图中情况,完成下表的实验记录。
液体和烧杯的总质量/g
剩余液体和烧杯
质量/g
量筒中液体的体积/cm3
被测液体的密度/((kg·m-3)
【答案】123
71
40
1.3×103
类型三、密度的应用
5、有一捆质量8.9kg,横截面积为2×10-5m2粗细均匀的金属丝。小红想知道这捆金属丝的长度,她选了一条同规格、同材料的短金属丝来间接测量这捆金属丝的长度,经测量得知短金属丝的长为1m,质量为0.178kg。求:
(1)这捆金属丝的总长L;
(2)此金属丝的密度ρ。
【思路点拨】根据题意可采用比例法求金属丝的总长。同种物质密度一定,质量与体积成正比即:;又因为这捆金属丝与选取的金属丝规格相同,即横截面积相同,所以它们的质量与它们的长度成正比即:;(2)根据第(1)问中求出的总长和横截面积可以算出这捆金属丝的体积,然后用根据公式算出密度。
【答案】
答:(1)这捆金属丝的总长是50m
(2)此金属丝的密度是8.9×103kg/m3
【解析】(1)根据题意可采用比例法求金属丝的总长。因为同种物质密度一定,质量与体积成正比;又因为这捆金属丝与选取的金属丝规格相同,即横截面积相同,所以它们的质量与它们的长度成正比;
(2)根据第(1)问中求出的总长和横截面积可以算出这捆金属丝的体积,然后用质量除以体积算出密度。
【总结升华】密度公式在科学研究和生产生活中有着广泛的应用。解决本题的关键是对公式理解清楚,并且能够灵活运用。
举一反三:
【变式】(2019春?靖江市期末)已知铅的密度是11.3×103kg/m3,一个实心金属球的体积是0.5dm3,质量是3.9kg,这个金属球的密度是多少?这个金属球是铅做的吗?
【答案与解析】
实心球的密度
因为铅的密度是11.3×103kg/m3,与铅的密度不相等,所用这个铅球不是用铅做的。
【巩固练习】
一、选择题
1.已知铜的密度大于铁的密度,下列说法正确的是
(
)
A.铜比铁的质量大
B.铜块和铁块的体积相等时,铜块的质量大
C.铜块和铁块的质量相等时,它们的体积也相等
D.铜块的体积一定比铁块的体积小
2.(2019?峄城区校级模拟)关于密度,下列说法正确的是( )
A.密度与物体的质量成正比,与物体的体枳成反比
B.密度与物体所处的状态无关
C.密度与物体的温度无关
D.密度是物质的特性,与物体的质量和体积无关
3.某金属块的密度为,质量为m。把它分割成三等份,则每小块的质量和密度分别为(
)
A.m/3;/3
B.m/3;
C.m;
D.m;/3
4.要想一次比较准确地用量筒量出100g煤油,应选用下面哪一个量筒?(每组数中,前面的表示量筒所能量出的最大体积,后面数值表示每一小格所表示的体积数)(0.8×103kg/m3)(
)
A.100mL,5mL
B.200mL,2mL
C.200mL,5mL
D.500mL,2mL
5.(2019?宝应县模拟)以下是某同学测定煤油的密度的一些实验步骤:
(1)用天平测出空矿泉水瓶的质量m0;
(2)在矿泉水瓶里装满水,用天平测出它们的总质量m1;
(3)用矿泉水瓶装满煤油,用天平测出它们的质量m2;
(4)用量筒测出矿泉水瓶里所盛煤油的体积V;
(5)计算煤油的密度。
这些步骤中可省去的是( )
A.(1)
B.(2)或(4)
C.(3)
D.都不能省去
6.用同一把刻刀在一圆形木头上雕刻花纹,比在大理石上雕刻同样的花纹省力,是由于木头和大理石
(
)
A.密度不同
B.状态不同
C.形状不同
D.硬度不同
7.小明利用天平和量筒测量某种液体的密度,得到的数据如下表。烧杯的质量和液体的密度是(
)
液体与烧杯的质量m/g
30
40
55
65
80
100
110
120
液体的体积V/cm3
10
20
35
45
60
80
90
100
A.20g;1.0×103kg/m3
B.60g;0.8×103kg/m3
C.60g;1.0×103kg/m3
D.20g;0.8×102g/m3
二、填空题
8.如图所示,量筒的最大测量值是________,每个小格代表________mL,量筒内水的体积为________cm3。
9.某同学从一均匀大岩石上砸下一小块岩石,用天平称得其质量是27g.放入装有80
mL水的量筒中,水面升到90mL,这块岩石的密度是________kg/m3,这一小块岩石的密度与那一大块岩石的密度(填“相等”或“不相等”)。
10.需要100
g酒精,不用天平,只用量筒应量出酒精的体积是________cm3。(800kg/m3)
11.(2019?广安模拟)电影影片中所展现的楼房倒塌的场面中,砸在人们身上的“混凝土块”是由密度很______的材料制成的道具;工厂中为了减轻机器工作时的震动,它的底座常用密度______的材料。
12.甲、乙两种物质,它们的质量跟体积的关系如图所示,则________(填“>”、“<”或“=”),其中乙物质可能是________。
三、实验题
13.一位同学要用量筒测量一不规则小石块的体积,并拟定了如下实验步骤:
A.用细线系住石块,慢慢放入量筒中
B.将石块浸没水中后,读出体积示数V2
C.向量筒中装入适量的水V1
D.计算石块的体积
(1)这位同学应采用的正确实验步骤是________;(填序号)
(2)把D补充完整;
(3)步骤C中“适量”意思是指:
①水量不能过多,以免放入物体后有水溢出;
②水还要能够________。
14.用天平和量筒测量金属块的密度:
(1)实验所依据的公式是________;
(2)在实验中先调节好天平,然后把金属块放在天平的左盘内,当天平平衡时,所用砝码和游码的位置如图所示,金属块质量是________g;
(3)若把金属块放入装有60cm3水的量筒内,量筒中水面如图所示,则金属块的体积是________cm3;
(4)金属块的密度是________kg/m3。
四、计算题
15、在加油站加油时,合格的汽油的密度应该为0.71×103kg/m3,如果汽油的成分中含重油偏大,产品就是不合格产品,重油的密度大于汽油的密度,不合格的汽油的密度会偏大。有的加油站通常使用密度瓶来检验汽油的密度,如果密度瓶空瓶的质量为120g,装满水后质量为320g,若装满汽油质量为266g,试判断该汽油是否合格?
【答案与解析】
一、选择题
1.【答案】B
2.【答案】D
【解析】A、密度与物体的质量和体枳无关,故A错误;B、密度与物体所处的状态有关,例如,水结冰后,密度变小,故B错误;C、密度与物体的温度有关,例如,一定质量的气体受热,体积变大,密度变小,故C错误;D、密度是物质的特性,与物体的质量和体积无关,故D正确;故选D。
3.【答案】B
【解析】把它分割成三等份,质量减小为原来的三分之一,但密度不会改变。
4.【答案】B
【解析】100
g煤油的体积为125
cm3(mL),故量筒的量程必须大于或等于125
cm3,而且为了测量准确,量筒的分度值越小越好。
5.【答案】B
【解析】A、为测出一定体积下的质量,要根据矿泉水瓶的质量与煤油质量的和减去矿泉水瓶的质量,因此(1)不能省去;B、一定质量的煤油的体积可由量筒量出或根据水的质量与密度求出其体积,所以可省去(2)或(4),所以B正确;C、要根据矿泉水瓶的质量与煤油质量的和减去矿泉水瓶的质量,因此(3)不能省去;D、由以上分析可得,D不正确;故选B。
6.【答案】D
7.【答案】A
二、填空题
8.【答案】100mL
5
55
【解析】量筒的最大刻度值就是它的最大测量值而它每一个小格为一个大格(10mL)的二分之一,故它每个小格为5mL。
9.【答案】2.7×103
相等
【解析】岩石的体积为V=90cm3-80cm3=10cm3,其密度。
10.【答案】125
【解析】酒精的体积。
11.
【答案】小;大
【解析】“混凝土块”砸在身上,不能对演员造成伤害,所以土块质量应该尽可能地小,因此在体积一定时,选择密度较小的材料制作“混凝土块”;机器工作过程中,为减轻震动,降低重心,所以底座质量应尽可能地大,因此在体积一定时,选择密度较大的材料制造机器底座;故答案为:小;大。
12、【答案】>
水
【解析】读图可知,体积为l
m3的甲、乙两物质的质量分别为2×103kg和1×103kg。
三、实验题
13.【答案】(1)CABD
(2)V2-V1
(3)浸没石块
【解析】(1)测量石块的体积用到了排水法,故先需要测出水的体积,然后测出石块和水的总体积,从而求得石块的体积.(3)若不能完全浸没石块,测量出的体积会小于石块体积。
14.【答案】(1)
(2)178.8
(3)20
(4)8.94×103
四、计算题
15.
【答案】不合格
【解析】水的质量:320g—120g=200g,
汽油的体积:,
汽油的质量:,
汽油的密度:。
故汽油为不合格产品。