第六講質(zhì)量與密度1.知道質(zhì)量的含義,會(huì)測(cè)固體和液體的質(zhì)量。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn),理解密度。解釋生活中一些與密度有關(guān)的物理現(xiàn)象。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解物質(zhì)的屬性,用語(yǔ)言、文字或圖表描述物質(zhì)的這些物理屬性。4.了解人類關(guān)于物質(zhì)屬性的研究對(duì)日常生活和科技進(jìn)步的影響。5.通過(guò)實(shí)驗(yàn),理解密度,會(huì)測(cè)量固體和液體的密度。八年真題再現(xiàn)命題點(diǎn)1天平的使用及測(cè)量[常考]1.(2020·安徽第19題)實(shí)驗(yàn)室用的托盤天平,砝碼盒中常配備的砝碼規(guī)格有100g、50g、20g、10g、5g。現(xiàn)要測(cè)量一物體的質(zhì)量(約為70g)。(1)調(diào)節(jié)橫梁平衡:將天平放在水平桌面上,取下兩側(cè)的墊圈,指針就開(kāi)始擺動(dòng)。穩(wěn)定后,指針指在分度盤的位置如圖甲所示,則接下來(lái)的調(diào)節(jié)過(guò)程為用鑷子將游碼移到標(biāo)尺的零刻度線處,調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針指在分度盤中央刻度線或在中央刻度線兩側(cè)等幅擺動(dòng)。

(2)調(diào)節(jié)天平橫梁平衡后,將物體放在左盤中,用鑷子由大到小在右盤中加減砝碼……當(dāng)放入5g的砝碼時(shí),指針偏向分度盤的右側(cè),如圖乙所示,則接下來(lái)的操作是先用鑷子將5g砝碼取下,再調(diào)節(jié)游碼在標(biāo)尺上的位置,直到橫梁恢復(fù)平衡。

2.(2019·安徽第19題)小明使用天平測(cè)小石塊的質(zhì)量。測(cè)量前,他將天平放在水平桌面上,然后進(jìn)行天平橫梁平衡的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)完成后指針靜止時(shí)的位置和游碼的位置如圖甲所示。(1)請(qǐng)你指出小明調(diào)節(jié)天平橫梁平衡的過(guò)程中遺漏的操作步驟:將游碼移到標(biāo)尺左端的零刻度線處。

(2)完成遺漏的操作步驟后,為了調(diào)節(jié)橫梁平衡,他需向右(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針指到分度盤中央刻度線或在中央刻度線兩側(cè)等幅擺動(dòng)。

(3)調(diào)節(jié)橫梁平衡后,小明將小石塊放在左盤,在右盤中加減砝碼并調(diào)節(jié)游碼在標(biāo)尺上的位置,直到橫梁恢復(fù)平衡。這時(shí)右盤中的砝碼情況和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖乙所示,則小石塊的質(zhì)量為78.4g。

3.(2014·安徽第18題)現(xiàn)用托盤天平稱量一物體的質(zhì)量。把天平放在水平臺(tái)面上,取下兩側(cè)的橡膠墊圈,指針就開(kāi)始擺動(dòng)。穩(wěn)定后,指針指在分度盤的位置如圖a所示。(1)請(qǐng)從實(shí)驗(yàn)操作的角度,詳細(xì)敘述接下來(lái)的調(diào)節(jié)過(guò)程:用鑷子把游碼調(diào)至標(biāo)尺左端的零刻線處,旋轉(zhuǎn)平衡螺母,使其緩慢向右移動(dòng),直到指針靜止后指到分度盤的中央或在中央刻度線兩側(cè)擺動(dòng)的幅度相同。

(2)調(diào)節(jié)完成后,將物體放在左盤,在右盤中增減砝碼,并通過(guò)移動(dòng)游碼,再次使天平橫梁平衡,這時(shí)右盤中的砝碼情況和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖b所示,則物體的質(zhì)量為46.2g。

命題點(diǎn)2測(cè)量物體的密度[?？糫4.(2017·安徽第18題)同學(xué)們通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量未知液體的密度:(1)取一只燒杯,向其中倒入適量的待測(cè)液體,用托盤天平測(cè)出此時(shí)燒杯(包括其中的液體)的質(zhì)量為76.4g。(2)另取一只100mL的量筒,將燒杯中的部分液體緩慢倒入量筒中,如圖a所示。量筒內(nèi)液體的體積為60mL。

(3)再用托盤天平測(cè)量此時(shí)燒杯(包括剩余液體)的質(zhì)量,如圖b所示。托盤天平的讀數(shù)為28.2g;則該液體的密度ρ=0.8×103kg/m3。

5.(2015·安徽第19題)某同學(xué)按照以下步驟測(cè)量鹽水的密度:①在燒杯中倒入適量鹽水,用天平測(cè)出燒杯和鹽水的總質(zhì)量m1;②將燒杯中的一部分鹽水倒入量筒,測(cè)出燒杯和剩余鹽水的總質(zhì)量m2;③讀出量筒內(nèi)鹽水的體積V;

④把測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表格,計(jì)算出鹽水的密度。(1)請(qǐng)補(bǔ)充步驟③的內(nèi)容。(2)為了記錄相關(guān)數(shù)據(jù),他設(shè)計(jì)了如下表格,請(qǐng)將表格中第一行所缺的項(xiàng)目補(bǔ)充完整。燒杯和鹽水的總質(zhì)量/g燒杯和剩余鹽水的總質(zhì)量/g量筒內(nèi)鹽水的質(zhì)量/g量筒內(nèi)鹽水的體積/cm3鹽水的密度/(g·cm-3)(3)鹽水密度的表達(dá)式為ρ=

m1-m2V命題點(diǎn)3密度的計(jì)算及單位換算[?？糫6.(2019·安徽第1題)完成下列單位換算:(1)19.3g/cm3=1.93×104kg/m3;

(2)5kW·h=1.8×107J。

7.(2016·安徽第4題)2016年5月,科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了9顆位于宜居帶(適合生命存在的區(qū)域)的行星。若宜居帶中某顆行星的質(zhì)量約為地球的6倍,體積約為地球的8倍,則它的密度與地球的密度之比約為3∶4(行星與地球均看成質(zhì)量均勻分布的球體)。

8.(2014·安徽第1題)完成下列單位換算:(1)0.8g/cm3=0.8×103kg/m3;

(2)360km/h=100m/s。

課前知識(shí)回顧考點(diǎn)一質(zhì)量及其測(cè)量質(zhì)量定義物體所含物質(zhì)的多少。通常用字母m表示性質(zhì)質(zhì)量是物體的一個(gè)基本屬性,它不隨物體的形狀、位置和物態(tài)的變化而變化

單位基本單位是千克,符號(hào)是kg;1t=1000kg,1kg=103g=106mg質(zhì)量的測(cè)量工具生活中的常用工具:案秤、桿秤、磅秤、電子秤等;實(shí)驗(yàn)室常用工具:托盤天平估測(cè)一頭大象的質(zhì)量約6t;一名中學(xué)生的質(zhì)量約50kg;一瓶礦泉水的質(zhì)量約500g;一個(gè)蘋果的質(zhì)量約150g;一個(gè)雞蛋的質(zhì)量約50g;一枚大頭針的質(zhì)量約80mg

托盤天平結(jié)構(gòu)原理杠桿的平衡條件。天平的實(shí)質(zhì)是等臂杠桿調(diào)節(jié)放:把天平放在水平臺(tái)上撥:將游碼撥到標(biāo)尺左端的零刻度線處調(diào):調(diào)節(jié)橫梁兩端的平衡螺母,使指針指在分度盤中央(左偏右調(diào)、右偏左調(diào))口訣:一放平,二調(diào)零,調(diào)節(jié)螺母梁水平。指針偏哪哪邊重,螺母反向高處調(diào)托盤天平使用放物:把物體放在左盤,砝碼放在右盤取碼:用鑷子向右盤加減砝碼(加砝碼先大后小)微調(diào):加砝碼不能使天平平衡時(shí),調(diào)節(jié)游碼使橫梁重新水平平衡計(jì)算:m左=m右+m游。砝碼的質(zhì)量加上游碼所對(duì)應(yīng)的數(shù)值,等于物體的質(zhì)量口訣:左物右碼要牢記,加減砝碼鑷子取。先大后小是順序,游碼也用鑷子移。橫梁平衡示數(shù)記,測(cè)量結(jié)束要整理注意事項(xiàng)被測(cè)物體的質(zhì)量不能超過(guò)天平的量程;稱量過(guò)程中只能通過(guò)加減砝碼和移動(dòng)游碼來(lái)使天平平衡;潮濕的物體、粉末狀的物體和化學(xué)藥品不能直接放在天平左盤中

考點(diǎn)二密度密度定義某種物質(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。其數(shù)值上等于某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量,用符號(hào)ρ表示

公式定義式:ρ=mV,變形公式:m=ρV,V=單位國(guó)際單位是kg/m3,常用單位有g(shù)/cm3,換算關(guān)系為1g/cm3=103kg/m3

常見(jiàn)物質(zhì)的密度空氣:1.29kg/m3,氧氣:1.43kg/m3水:1.0×103kg/m3,酒精:0.8×103kg/m3銅:8.9×103kg/m3,鐵:7.9×103kg/m3,鋁:2.7×103kg/m3性質(zhì)(1)密度是物質(zhì)的一種屬性,通常情況下,它的大小只與物體的種類及所處狀態(tài)有關(guān),與物體的質(zhì)量、體積等因素?zé)o關(guān)

(2)特殊情況:注射器內(nèi)密封的空氣被壓縮時(shí)密度變大,鋼瓶?jī)?nèi)的氧氣在使用過(guò)程中,密度減小考點(diǎn)三密度的應(yīng)用溫度對(duì)密度的影響空氣空氣的密度隨溫度的升高而減小

固體與液體一般物質(zhì)有熱脹冷縮的現(xiàn)象,在質(zhì)量不變的情況下,體積增大,密度減小;體積減小,密度增大

例:建設(shè)橋梁時(shí),橋面要留縫隙,以防熱膨脹破壞橋面水水在0~4℃之間,溫度越高,密度越大,即反常膨脹

密度的應(yīng)用鑒別物質(zhì)測(cè)出物體的質(zhì)量和體積,再利用密度公式ρ=mV,求出其密度,已知體積求質(zhì)量一些不便直接測(cè)量質(zhì)量的物體,只要測(cè)出物體的體積,再查出組成該物體的物質(zhì)的密度,利用m=ρV就可以求出該物體的質(zhì)量已知質(zhì)量求體積一些不便直接測(cè)量體積的物體,只要測(cè)出物體的質(zhì)量,再查出組成該物體的物質(zhì)的密度,利用V=mρ鑒別是否“空心”比密度:利用密度公式求出物體的平均密度,與該物質(zhì)的實(shí)際密度比較比質(zhì)量:利用m=ρV求出等體積的該物質(zhì)實(shí)心物體的質(zhì)量,與該物體的實(shí)際質(zhì)量比較比體積:利用V=mρ求出等質(zhì)量的該物質(zhì)實(shí)心物體的體積,課堂達(dá)標(biāo)1.一名質(zhì)量為65kg的宇航員從地球進(jìn)入太空后,質(zhì)量不變(選填“變大”“變小”或“不變”)。

2.下列關(guān)于密度的描述中,正確的是(A)A.質(zhì)量相等的實(shí)心物體,體積較大的物質(zhì)的密度較小B.密度的單位只有kg/m3、g/cm3C.從密度公式得出:物質(zhì)的密度與質(zhì)量成正比,與體積成反比D.將一塊石頭雕刻成雕像之后,其密度一定變化3.北方冬天,戶外裸露的自來(lái)水管常會(huì)破裂,這是因?yàn)樗苤械乃Y(jié)成冰后,其密度變小,體積變大,質(zhì)量不變(均選填“變大”“變小”或“不變”)。

名師考點(diǎn)精講類型1天平的使用及測(cè)量典例1(2021·廣西貴港改編)實(shí)驗(yàn)室用托盤天平測(cè)量一物體的質(zhì)量,將天平放在水平桌面上,穩(wěn)定后指針指在分度標(biāo)尺的位置如圖甲所示。接下來(lái)的調(diào)節(jié)過(guò)程為用鑷子把游碼移到稱量標(biāo)尺左端零刻度線上,調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針尖對(duì)準(zhǔn)分度標(biāo)尺中央刻度線。用調(diào)節(jié)好的天平測(cè)量該物體的質(zhì)量,天平平衡時(shí)右盤砝碼和游碼位置如圖乙所示,則物體的質(zhì)量為52.6g。

【解析】由題圖甲知,天平放在水平桌面上,穩(wěn)定后指針指在分度標(biāo)尺的正中間位置。接下來(lái)應(yīng)用鑷子把游碼移到稱量標(biāo)尺左端零刻度線上,此時(shí)指針左偏,應(yīng)調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針尖對(duì)準(zhǔn)分度標(biāo)尺中央刻度線。由題圖乙知,該物體的質(zhì)量為50g+2.6g=52.6g。天平使用技巧(1)游碼讀數(shù)規(guī)則:讀游碼左邊線對(duì)應(yīng)的刻度值。(2)測(cè)液體質(zhì)量時(shí),先稱空杯質(zhì)量,再稱倒入液體后的總質(zhì)量,杯中液體質(zhì)量為兩次結(jié)果之差。(3)調(diào)節(jié)橫梁平衡的兩種情況,如圖所示。類型2密度圖像的應(yīng)用典例2(2021·四川南充)在測(cè)量液體密度的實(shí)驗(yàn)中,小華同學(xué)測(cè)得液體和燒杯的總質(zhì)量與液體體積的關(guān)系如圖所示,則液體的密度為0.9×103kg/m3,空燒杯的質(zhì)量是150g。

【解析】設(shè)空燒杯的質(zhì)量為m杯,液體的密度為ρ,由題圖可知,當(dāng)液體體積V1=20cm3時(shí),液體和杯的總質(zhì)量m總1=m1+m杯=168g,可得ρ×20cm3+m杯=168g①;當(dāng)液體體積V2=120cm3時(shí),液體和杯的總質(zhì)量m總2=m2+m杯=258g,可得ρ×120cm3+m杯=258g②;由①②得液體的密度ρ=0.9g/cm3=0.9×103kg/m3,代入①得m杯=150g。利用m?V圖像解題的一般方法(1)明確橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的物理量。(2)取圖像上對(duì)應(yīng)的一組坐標(biāo)值,利用公式ρ=mV(3)取相同的質(zhì)量,比較體積的大小,得出相關(guān)結(jié)論,如圖a所示。(4)取相同的體積,比較質(zhì)量的大小,得出相關(guān)結(jié)論,如圖b所示。(5)觀察并比較圖像的形狀和走勢(shì),分析出所需的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)突破實(shí)驗(yàn)一用托盤天平測(cè)固體和液體的質(zhì)量1.實(shí)驗(yàn)器材:天平、燒杯。2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)將天平放在水平工作臺(tái)面上。

(2)將游碼移至標(biāo)尺左端“0”刻度線上,調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針對(duì)準(zhǔn)分度盤的中央刻度線(或指針在其左右擺幅相等)。

(3)測(cè)固體質(zhì)量時(shí),將被測(cè)物體放到天平的左盤,用鑷子在天平的右盤加減砝碼和移動(dòng)游碼使天平平衡;測(cè)液體質(zhì)量時(shí),先測(cè)出空燒杯的質(zhì)量,再測(cè)出燒杯與液體的總質(zhì)量。(4)稱量完畢,要清點(diǎn)砝碼并用鑷子將砝碼放回砝碼盒。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論固體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加上游碼指示的值;液體的質(zhì)量等于燒杯與液體的總質(zhì)量減去空燒杯的質(zhì)量。針對(duì)訓(xùn)練1.小明同學(xué)參加了學(xué)校課外興趣小組,一次實(shí)驗(yàn)中,他需要20g水用于配制某溶液?；A(chǔ)設(shè)問(wèn)(1)他先將托盤天平放在水平臺(tái)面上,游碼在標(biāo)尺左端的零刻度線處,指針指向分度盤中央刻度線的右側(cè),此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié),使橫梁平衡。

(2)將燒杯放在天平左盤,在右盤中加砝碼,移動(dòng)游碼,直至天平平衡,測(cè)出燒杯的質(zhì)量是17.4g。(3)然后,他在右盤中放入一定的砝碼,并將游碼移到某一位置,在燒杯中逐漸加水,將要平衡時(shí),換用滴管加水,直至天平平衡。此時(shí)燒杯中的水正好是20g,則在右盤中的砝碼規(guī)格是20g、10g、5g各一個(gè),并在圖中畫(huà)出游碼所在的位置。

答案:如圖所示能力設(shè)問(wèn)(4)如圖A、B所示是某同學(xué)使用天平測(cè)量物體質(zhì)量時(shí)的情境,請(qǐng)指出他操作中的錯(cuò)誤。A圖:用手拿砝碼;

B圖:在稱量物體質(zhì)量時(shí)移動(dòng)平衡螺母。

實(shí)驗(yàn)二測(cè)量固體的密度(固體不溶于水且密度大于水)1.原理:ρ=mV2.實(shí)驗(yàn)器材:天平、量筒、細(xì)線、燒杯。3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測(cè)物體的質(zhì)量m。(2)向量筒里倒適量的水,測(cè)出水的體積V1。(3)用細(xì)線系住物體放入量筒,測(cè)出物體與水的體積之和V2。4.密度計(jì)算式:ρ=

mV2-5.誤差分析(1)若先測(cè)質(zhì)量,后測(cè)體積,由于儀器本身及讀數(shù)原因會(huì)引起測(cè)量誤差(既有質(zhì)量誤差,也有體積誤差),但誤差主要來(lái)源于體積的測(cè)量。(2)若先測(cè)體積,后測(cè)質(zhì)量,物體會(huì)沾有一部分水,使得測(cè)出的質(zhì)量偏大,進(jìn)而測(cè)出的密度偏大,這種測(cè)量順序是不可取的。

6.實(shí)驗(yàn)拓展(測(cè)密度小于水的固體的密度)測(cè)密度小于水的固體的密度關(guān)鍵在于如何測(cè)量其體積。由于其不沉入水中,故可采取以下方案進(jìn)行:(1)實(shí)驗(yàn)材料:量筒、細(xì)線、水、待測(cè)物體、金屬塊(密度較大,如鐵塊)。(2)操作步驟:①如圖甲,將兩物體均懸于細(xì)繩上,金屬塊在下、待測(cè)物在上,先只將金屬塊浸沒(méi)在水中,記下水面到達(dá)的位置V1;②如圖乙,再將待測(cè)物一起浸沒(méi)于水中,記下水面到達(dá)的位置V2;③待測(cè)物的體積V=V2-V1。針對(duì)訓(xùn)練2.小江同學(xué)為了測(cè)量大豆的密度,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):基礎(chǔ)設(shè)問(wèn)(1)他把天平放在水平桌面上,將游碼移至左端零刻度處,指針如圖甲所示,然后向左調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針尖對(duì)準(zhǔn)分度標(biāo)尺的中央刻度線。

(2)為了測(cè)量大豆的體積,他將飲料瓶裝滿水,擰上蓋子,放在調(diào)好的天平左盤上,天平平衡時(shí),砝碼的質(zhì)量和稱量標(biāo)尺上的示數(shù)如圖乙所示,則瓶和水的總質(zhì)量為103g。

(3)把48g大豆放入裝滿水的瓶中,停止溢水后,擰上蓋子,擦干沾在瓶上的水,用天平測(cè)出瓶、瓶?jī)?nèi)剩余水和大豆的總質(zhì)量為111g?？汕蟪龃蠖沟捏w積為40cm3。

(4)由以上數(shù)據(jù)計(jì)算出這種大豆的密度為1.2g/cm3。

能力設(shè)問(wèn)(5)由于大豆具有吸水性,用這種方法測(cè)出大豆的密度值比真實(shí)值偏大(選填“大”或“小”)。

實(shí)驗(yàn)三測(cè)量液體的密度1.原理:ρ=mV2.實(shí)驗(yàn)器材:天平、量筒、燒杯。3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測(cè)出燒杯和液體的總質(zhì)量m1。(2)將燒杯中的液體部分倒入量筒中,用天平測(cè)出剩下的液體和燒杯的總質(zhì)量m2。(3)讀出量筒中液體的體積V。4.記錄數(shù)據(jù)的表格(參考)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量筒內(nèi)液體的質(zhì)量m=(m1-m2)/g量筒內(nèi)液體的體積V/cm3液體的密度ρ/(g·cm-3)5.密度計(jì)算式:ρ=

m1-m6.其他方法誤差分析(1)先測(cè)液體體積V,后測(cè)液體