第5章 质量与密度-【速记清单】-【新教材】2024-2025学年八年级物理上册单元速记·巧练(沪粤版2024)
2024-11-19
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精品
内容正文:
第五章 质量与密度
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 物体的质量】
1.物体所含物质的多少叫质量,一个物体的质量不因为它的位置、形状、状态的变化而变化。
2.在国际单位制中,质量的单位是千克,符号是kg。比千克大的单位有吨,比千克小的单位有克、毫克等。
【考点2 天平的使用】
1.托盘天平的使用方法:
(1)“看”:观察天平的称量以及标尺上的分度值。
(2)“放”:把天平放在水平台上,把游码放在标尺左端的零刻度处。
(3)“调”:调节天平横梁的螺母,使指针指在分度盘中央,这时横梁平衡。
(4)“称”:把被测物体放在左盘里,用镊子向右盘里按从大到小的顺序加减砝码,并调节游码,直到横梁平衡。
(5)“记”:被测物体的质量=砝码质量+游码读数。
【考点3 探究物体的质量和体积的关系】
友情提醒:
1.不能说物质的密度与质量成正比、与体积成反比。
2.同种物质的密度不一定相同,例如冰和水;密度相同的也不一定是同种物质,例如煤油和酒精、冰如蜡。
归纳总结:
公式ρ=告诉我们,物质的密度等于其质量与体积的比值,但物质的密度与其质量和体积的大小无关。
1.动手操作
取体积分别为10cm3、20 cm3、40cm3的三个铝块,用天平分别测出它们的质量,并求每个铝块质量与体积的比值,填入表一中。
表一
铝块
m/g
V/cm3
/(g·cm-3)
1
27
10
2.7
2
54
20
2.7
3
108
40
2.7
表二
铁块
m/g
V/cm3
/(g·cm-3)
1
78
10
7.8
2
156
20
7.8
3
312
40
7.8
再取体积分别为10cm3、20cm3、40cm3的三个铁块,用天平分别测出它们的质量,并求出每个铁块质量与体积的比值,填入表二中。
思考:
(1)分析表一(或表二)的数据,可以得到的结论是什么?
答:同种物质的质量与体积的比值是一定值。
(2)综合分析表一和表二的数据,可以得到的结论是什么?
答:①体积相同的不同物质的质量不相等;②不同物质的质量与体积的比值一般不同。
【考点4 密度】
1.在物理学中,某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。
2.密度公式:密度=。若用m表示物体的质量,V表示物体的体积,ρ表示物质的密度,则:ρ=。
3.在国际单位制中,密度的基本单位是千克每立方米,符号是kg/m3,常用单位是克每立方厘米,符号是g/cm3 ,换算:1g/cm3===103kg/m3。
4.密度是物质的一种特性,不同物质的密度一般不同,其大小与物体的质量m、体积V无关,与物质的种类、状态有关。
【考点4 密度的测量及应用】
1.测固体的密度:
⑴ 原理:。
说明:在测不规则固体体积时,采用排液法测量,这里采用了一种科学方法--等效代替法。
2.测液体密度:
(1) 原理:。
(2)方法:①用天平测液体和烧杯的总质量m1;
②把烧杯中的液体倒入量筒中一部分,读出量筒内液体的体积V;
③称出烧杯和杯中剩余液体的质量m2 ;
④得出液体的密度。
3.密度的应用:
(1)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。
(2)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,用公式可以算出它的质量。
(3)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,用公式可以算出它的体积。
(4)判断空心实心。
【考点5 物质的一些物理属性】
1.物质的磁性
(1)磁性:物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。
(2)磁体:具有磁性的物体叫做磁体。
(3)磁极:磁体上磁性最强的部分叫做磁极。任何磁体都有两个磁极(磁北极和磁南极),将磁体水平悬挂起来,当它静止时,指北的一端叫做磁北极(N极),指南的一端叫做磁南极(S极)。
2.物质的导电性
(1)导体:容易导电的物体。如:金属、人体、大地、食盐水溶液、石墨等。
(2)导体导电原因:导体中有能够自由移动的电荷。(金属导电靠的是自由电子)
(3)绝缘体:不容易导电的物体。如:橡胶、陶瓷、塑料、干燥的空气等。
(4)绝缘体绝缘的原因:电荷几乎都被束缚在原子范围内,不能自由移动。
3.物质的导热性
(1)热的良导体:把容易导热的物体叫做热的良导体。
(2)热的不良导体:把不容易导热的物体叫做热的不良导体。
4.新材料
(1)纳米材料:纳米材料是指构成材料的颗粒在纳米尺度范围(1-100nm)的材料 。
(2)半导体材料:是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
(3)超导材料:超导材料,又称为超导体,指可以在特定温度以下,呈现电阻为零的导体。
03 素养提升
易错点辨析 常考易错分析
易错一:质量与密度的理解
【核心知识】
1.质量是物体的一种基本属性,于物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关。质量大,物体所含有的物质多;质量小,物体所含的物质少。
2.密度时物质的一种特性,它不随物质的质量或体积的变化而变化。同一种物质在一定条件下的密度是一个确定的值,不同物质的密度通常是不同的,因此可用来鉴别物质。
【错因分析】对质量、密度的概念以及影响因素不理解,在分析题干时不能判断冰熔化成水后其温度、状态的变化是否会引起物体质量以及密度的改变,导致出错。
【易错典例01】(错误率83%)夏天,从冰箱内拿出一瓶结了冰的矿泉水,一段时间后,瓶内的冰全部化成了水。瓶内的冰化成水的过程中,不变的是( )
A.体积 B.质量 C.密度 D.无法确定
【以巧破力 方法制胜】
1.密度的影响因素:密度与该物体的质量、体积、形状、运动状态等无关。但注意密度与温度是密切相关的,一般物体都有热胀冷缩的性质,由密度公式可知,当温度升高时,物体 的质量不变,其体积变大(特殊情况除外),则其密度相应减小。反之,温度下降时其密度增大。
2.密度、质量与体积的关系:具有不同物质的物体,在体积相同的情况下,密度大的质量也大,物体的质量跟它的密度成正比,即;在质量相同的条件下,密度大的体积反而小,物体的体积跟它的密度成反比,即。
3.判断物体是实心还是空心的方法
(1)求出物体的密度,对照密度表判断;
(2)假设物体是实心的,求出同体积实心物体的质量,然后进行比较;
(3)假设物体是实心的,求出同质量实心物体的体积,然后进行比较。
4.混合物质的密度计算:解答此类试题的关键是用总质量除以总体积求得混合后的密度,而不是计算各物质密度的平均值。
错题反思·易错加练
【强化1】(错误率75%)下列关于质量、体积、密度的说法中,不正确的是( )
A.玉米粒膨化为爆米花,爆米花相比玉米粒密度变小,质量不变
B.给石头打一个洞,再往洞里灌满水并封实,待晚上降温,水结冰后石头就裂开了,因为水结冰后体积变大
C.用碳纤维材料制成的同一个部件,在地球上的质量和密度要比在月球上的都要大
D.一块“碳海绵”放在狗尾巴草上,狗尾巴草的茸毛几乎没变形。“碳海绵”比同体积的普通海绵轻得多,说明“碳海绵”这种材料的密度较小
【强化2】(错误率65%)(多选题)关于质量和密度,下列说法不正确的是( )
A.同种物质组成的物体,其密度与质量成正比
B.水的密度是,表明的水质量是
C.一块冰全部熔化成水后,质量变小
D.嫦娥五号返回舱从月球带回1731g月球土壤样品返回地球,土壤样品质量不变
【强化3】(错误率70%)火灾现场物品燃烧后生成的有毒气体温度升高,体积膨胀,密度 (选填“增大”或“减小”),会聚集在房间的 (选填“上方”或“下方”),所以应选择正确逃生方法,才能化险为夷。一枚实心纪念币的质量为16g,体积为2cm3,纪念币的密度是 g/cm3。可见,这枚纪念币 (选填“是”或“不是”)纯金制成。(ρ金=19.3×103kg/m3)
易错二:天平的使用
【核心知识】
1.称量前先把游码移至零刻度线处,并调节平衡螺母,使天平横梁平衡。
2.在称量过程中,不可再调节平衡螺母。
3.右盘放砝码,左盘放物体。
4.加砝码应该从大到小,可以节省时间
5.砝码不能用手拿,要用镊子夹取,使用时要轻拿轻放。在使用天平时游码也不能用手移动。
6.过冷过热的物体不可直接放在天平上称量,应先在干燥器内放置至室温后再称量。
【错因分析】对影响天平测量结果的因素不理解与掌握不足,在分析选项时不能根据相应的概念进行判断导致出错。
【易错典例01】(错误率85%)在用托盘天平测量物体的质量时,下列情况会造成测量结果偏小的是( )
A.调节横梁平衡时,指针偏向分度盘左边就停止调节螺母
B.调节天平平衡时,忘了把游码放在左端的零刻度线处
C.使用磨损的砝码
D.读数时,实验者头部偏向游码右边,会造成视线与游码左侧的标尺不垂直
【以巧破力 方法制胜】
1.天平的使用可以用以下口诀记忆:测质量,用天平,先放平,再调平,游码左移零,螺母来调平,左物右码要记清,先大后小镊取码,平衡质量加游码。
3.按“左码右物”放置的处理方式:被测物体的质量应等于砝码质量之和减去游码在标尺上的示数值。
错题反思·易错加练
【强化1】(错误率75%)用被磨损的砝码来称物体的质量,其测量结果将比真实值( )
A.偏小 B.偏大 C.不受影响 D.不能确定
【强化2】(错误率82%)关于托盘天平的使用,下列说法正确的是( )
A.称量时将物体放在左盘,用镊子按从小到大的顺序向右盘加砝码
B.称量时若指针指在分度盘左侧,应向右调节平衡螺母直到指针指到分度盘中央
C.称量时若使用严重磨损的砝码,则测量值比真实值偏大
D.称量时若指针指在分度盘右侧,应继续向右盘加砝码
【强化3】(错误率84%)如图所示,天平处于平衡状态。现在右盘内斜面上有一电动玩具小车匀速上行,则天平会( )
A.左端下降 B.右端下降 C.仍然平衡 D.无法判断
易错三:测量固体密度
【核心知识】
1.测量固体密度的关键是测出固体的质量和体积,固体的质量可以用天平直接测得,也可用弹簧测力计测出重力来计算质量。
2.若固体的形状规则,可用刻度尺测出相关量后根据公式算出体积。
3.若固体的形状不规则,可利用量筒或量杯来测得体积。
4.若固体不能沉入水中,可用“压入法”或“重锤法”来测量固体的体积。
【错因分析】不能正确使用天平测量物体质量,使用量筒时读数错误,利用密度公式计算时出错。
【易错典例01】(错误率80%)探究小组的同学们利用天平、量筒等实验器材测量一个金属块的密度,具体实验操作如下:
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的 处,此时指针位置如图甲所示,要使天平平衡,应向 调节平衡螺母。
(2)把金属块放在天平左盘,向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置,天平平衡后,右盘中砝码质量和游码的位置如图乙所示,金属块的质量是 g。
(3)在量筒中加入20mL水,读数时视线应与凹液面底部 ,将金属块轻轻放入量筒中,如图丙所示,则金属块的体积是 cm3。
(4)金属块的密度是 kg/m3。
(5)实验时,若将(2)(3)两个步骤顺序对调,这种方法测出的金属块的密度与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。
(6)小强同学又取来一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口,制成一个能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计,用这个简易密度计测量某液体的密度,实验步骤如下:(ρ水=1.0×103kg/m3)
①用刻度尺测出密度计的长度是10cm;
②将密度计放入盛有水的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是4cm;
③将密度计从水中取出并擦干,然后放入盛有被测液体的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是2cm;
④被测液体的密度是 g/cm3。
【以巧破力 方法制胜】
1.关于量筒(量杯)的使用
(1)看清所用的量筒(量杯)的量程和最小刻度值,以选择适合实验所用的量筒(量杯)。
(2)测量时将量筒(量杯)放在水平台面上,然后将液体倒入量筒(量杯)中。
(3)观察量筒(量杯)里液面对应的刻度时,视线要与液面相平。若液面是凹形的(例如水)观察时要以凹形的底部为准,若液面是凸形的(例如水银),观察时要以凸形的顶部为准(可记为凸顶凹底)。
2.测固体体积的方法
(1)对形状规则的固体,可用刻度尺测出有关数据,然后根据公式算出体积。
(2)对形状不规则且不溶于水的固体,可采用“排水法”来测它的体积,具体做法是:首先在量筒(量杯)内倒入适量的水(以浸没待测固体为准),读出体积V1;然后将固体慢慢放入量筒(量杯)内,待固体浸没在水中后,读出这时水和待测固体的总体积V2;则待测固体的体积就是 V2-V1。
错题反思·易错加练
【强化1】(错误率79%)两名同学在实验室进行测量密度的实验,各自方案如下:
(1)田田测量一块小矿石的密度,如图1;
①将天平放在水平桌面上,并将游码移到标尺的 零刻度线处,发现指针如图1甲所示,此时应该向 移动平衡螺母,使天平平衡;
②随后正确操作,测量出小矿石的质量如图1乙,小矿石的质量为 g;
③用细线拴住小矿石,缓慢浸在如图1丙所示的装有适量水的量筒中,液面上升到与50mL刻度相平,则小矿石的密度为 kg/m3;
(2)喜喜用如图2所示的装置测金属块A的密度;
A.在薄壁柱形容器中装有适量的水,将一只装有配重的薄壁柱形烧杯放入柱形容器的水中,稳定后容器中水的深度H1=10cm,烧杯露出水面的高度h1,如图甲;
B.将金属块A用细线吊在烧杯底部,稳定后容器中水的深度H2=18cm,烧杯露出水面的高度h2,如图乙;
C.剪断细线,稳定后容器中水的深度H3=12cm,烧杯露出水面的高度h3,如图丙;
D.将丙图中金属块A取出放入烧杯中,稳定后容器中水的深度H4,烧杯露出水面的高度h4,如图丁。不计细线的体积和质量,则:
①H2 H4(选填“>”、“=”或“<”);
②ρA= kg/m3;
E.如果丁图中金属块A表面沾有部分水分,所测金属块A的密度 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【强化2】(错误率80%)同学们在进行测量密度实验:
(1)小夏同学在实验室测量工艺品密度,并鉴别工艺品是否纯铝做的。小夏发现工艺品不能放入量筒中,他想出了如下的测量方法:
①用天平测量它的质量,天平平衡时,右盘中砝码质量及游码在标尺上的位置如图乙所示,则它的质量m= g;
②把工艺品浸没在装有适量水的大烧杯中,在水面处做好记号。取出工艺品,用装有200mL水的量筒缓慢向烧杯中加水至记号处。量筒中剩余水的体积如图丙所示,则工艺品的密度为 g/cm3;
③按上述方法,他测得的工艺品体积偏 ,密度偏 ;
④小夏根据工艺品的密度与铝的密度(铝=2.7×103kg/m3)不等而得出工艺品一定不是纯铝做的结论。经同学们讨论此结论不可靠,为什么? ;
(2)下面是关于 “测食用油密度”的实验讨论,请回答以下问题:
①小明的方案:
a、用已调节平衡的天平测出空烧杯的质量46g;
b、向烧杯内倒入适量食用油,测出烧杯和食用油的总质量70g;
c、把烧杯内的食用油全部倒入量筒内(如图),读出量筒内食用油的体积为 cm3;
d、测得的食用油的密度ρ油= kg/m3;
②为了研究实验中食用油残留对测量结果的具体影响,老师做了如下实验:在各种规格的烧杯中倒入适量的食用油,放置一会儿,将全部的油沿杯口倒出,得到如下数据:
烧杯规格/mL
500
250
100
50
空杯质量/g
146
100
46
34.5
杯和剩余油的质量/g
151
103
48.5
35.8
若小明实验使用的是100mL的烧杯,则小明测量质量的数据需要 (加/减) g。
【强化3】(错误率84%)学校春季田径运动会上,小华同学获得了一枚奖牌,他想知道所获奖牌是用什么材质做成的,便与小组同学一起将奖牌带到实验室进行测量。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的 处,当横梁静止时,指针位置如图-1所示,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到指针对准分度盘中央刻度线处。
(2)将天平调平后,将奖牌放在天平的左盘,天平重新平衡时,砝码和标尺上游码的位置如图-2所示,则奖牌的质量为 g。
(3)由于奖牌过大,无法放入量筒中测量体积,于是设计了如图-3所示方案测量奖牌的体积,操作步骤如下:
①测出空烧杯的质量为15g;
②向溢水杯中装水,直至液面与溢水口 ;
③把奖牌缓缓放入大烧杯中,直到奖牌 在水中;
④溢水杯中部分水溢进烧杯,测出承接溢出水的烧杯的总质量为23g;
⑤根据实验过程计算出奖牌的密度为 。因此奖牌最有可能由下表中的 材质做成。
材质
密度/()
镍合金
8.0
锌合金
6.4
铝
2.7
易错四:测量液体的密度
【核心知识】
测量液体密度的方法
1.常规法:①用天平测量空烧杯质量m1;②将部分液体倒入量筒中,测出其体积为V;③用天平测量剩余液体和烧杯的质量m2;④则液体的密度为。
2.天平测量法:①用天平测量空烧杯质量m0;②烧杯中装满水的质量m1;③烧杯中装满被测液体的质量m2;④则液体的密度为。
3.量筒测量法:①将两个相同的小桶分别放在等臂支架的两端;②先将适量的被测液体倒入一边的小桶中,将水慢慢加入另一端的小桶中,到支架的两端平衡为止;③将小桶中的液体和水分别倒入量筒中,测得液体和谁的体积分别为V1、V2;④则液体的密度为。
4.弹簧测力计测量法:①用弹簧测力计测得空小桶的重为G桶;②将小桶中装满水,测得其总重为G1;③将小桶中装满被测液体,测得其总重为G2;④则液体的密度为。
【错因分析】对液体密度测量的方法掌握不足,对误差的概念不理解,导致出错。
【易错典例01】(错误率80%)学习了“测量物质的密度”之后,物理兴趣小组的同学们,尝试用不同的方法测量盐水的密度。
(1)小红的操作过程如下:
①测量前,调节天平的顺序是 (填字母)。
A.调节天平的平衡螺母,使天平平衡
B.把游码放在标尺的零刻度线处
C.把天平放在水平桌面上
②测量盐的质量,如图所示,盐的质量为 g。
③用量筒取60mL水,全部倒入烧杯中,再将盐倒入烧杯,搅拌至其完全溶解。再将盐水倒入量筒中,液面上升至64mL处。
④盐水的密度ρ盐水= kg/m3
(2)小明的方法如图所示:
①用天平测量烧杯和盐水的总质量m1
②将盐水倒入量筒中一部分,读出量筒中盐水的体积V
③测量烧杯和剩余盐水的总质量m2
④盐水密度的表达式ρ盐水= (用字母m1、m2、V表示)。
分析以上两种方法, (填“小红”或“小明”)的方法测量误差更小。
(3)小强将一架天平置于水平桌面上并调节好,在测量过程中,天平横梁静止在如下图所示位置,此时天平的横梁是否处于平衡状态? 。接下去的的操作是 ,观察指针是否对准分度盘中央的红线。
【以巧破力 方法制胜】
1.缺失量筒时:液体体积无法直接测量,往往需要借助于等体积的水,因水的密度是已知的,在体积相等时,两种物质的质量之比等于它们的密度之比。
2.缺失天平时:液体质量无法直接测量时,往往需要利用浮力知识间接测量。
3.测量液体的质量时:用液体和容器的总质量减去剩余液体和容器的总质量,就是倒入量筒的液体的质量。
错题反思·易错加练
【强化1】(错误率78%)学习了“测量物质的密度”之后,物理兴趣小组的同学们,尝试用不同的方法测量盐水的密度。
(1)小浩的操作过程如下:
①测量前,调节天平的顺序是 (填字母)。
A.调节天平的平衡螺母,使天平平衡
B.把游码放在标尺的零刻度线处
C.把天平放在水平桌面上
②测量盐的质量,如图甲所示,盐的质量为 g。
③用量筒取60mL水,全部倒入烧杯中,再将盐倒入烧杯,搅拌至其完全溶解。再将盐水倒入量筒中,如图乙所示。
④盐水的密度ρ盐水= kg/m3
(2)小然的方法如图丙所示:
①用天平测量烧杯和盐水的总质量m1
②将盐水倒入量筒中一部分,读出量筒中盐水的体积V。
③测量烧杯和剩余盐水的总质量m2.
④盐水密度的表达式ρ盐水= (用字母m1、m2、V表示)。
分析以上两种方法, (填“小浩”或“小然”)的方法测量误差更小。
(3)小玉使用密度已知的铁块(ρ铁)进行如下操作:
①用天平测量铁块的质量m1.
②把铁块放在杯中,向杯中加满盐水,将铁块取出(忽略铁块带出的盐水),测量烧杯和盐水的质量m2.
③ ,测量其总质量m3.
④盐水密度的表达式ρ盐水= (用字母m1、m2、m3、ρ铁表示)。
【强化2】(错误率87%)物理兴趣小组的同学们对化学课上老师配制的硫酸铜溶液的密度很感兴趣,尝试用不同的方法测量硫酸铜溶液的的密度。于是找来天平、烧杯和量筒进行测量。
(1)聪聪的操作过程如下:
①将天平放在 工作台上,游码移至标尺的 处,然后观察到分度盘上指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向 调节,使天平平衡;
②在烧杯中装入适量硫酸铜溶液,用天平测量出烧杯和液体的总质量为150.4g;再将部分液体倒入量筒,如图乙所示,量筒读数时做法正确的是 (选填“a”“b”或“c”)。量筒中液体体积为 mL;
③再次将天平调平衡,如图丙所示测得剩余液体和烧杯的总质量为 g;
④所测硫酸铜溶液的密度为 ;
(2)明明的操作过程如下:
①先用调好的天平测出空烧杯的质量为;
②在烧杯中装入适量硫酸铜溶液,用天平测出烧杯和硫酸铜溶液的总质量为;
③把烧杯中的硫酸铜溶液全部倒入量筒中,记下体积为V;
④硫酸铜溶液密度的表达式 (用字母、、V表示);
(3)分析以上两种方法, 的方法测量误差更小。
【强化3】(错误率85%)在综合实践活动中,物理兴趣小组的同学们用大豆、花生等食材制作了美味豆浆。为测量豆浆的密度,他们从实验室借来相关实验器材进行了如下的实验设计和实验操作。
(1)将天平放在水平桌面上,指针静止时如下图所示。要使天平水平平衡,首先将游码移到标尺左端的 处,再向 (填“左”或“右”)调节平衡螺母,直到指针指在 为止;
(2)兴趣小组的同学们设计了下列三个实验方案:
方案一:
①用天平测出空烧杯的质量m1;
②在烧杯中倒入适量的待测豆浆,测出它们的总质量m;
③将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中,读出豆浆的体积V;
④利用密度公式计算出豆浆的密度;
方案二:
①在烧杯中倒入适量的被测豆浆,测出它们的总质量m;
②将烧杯中的部分豆浆倒入量筒中,读出豆浆的体积V;
③测出烧杯和杯中剩余豆浆的质量m1;
④利用密度公式计算出豆浆的密度;
方案三:
①在量筒中倒入适量的待测豆浆,读出豆浆的体积V;
②用天平测出空烧杯的质量m1;
③将量筒中的豆浆全部倒入烧杯,测出总质量m;
④利用密度公式计算出豆浆的密度;
(3)分析以上三种方案,请写出你认为合理的设计方案中豆浆的密度表达式= ;你再任选其中一个不合理的设计方案,并分析不合理设计方案的原因:如方案 ,是由于在测量豆浆的 时会产生较大的误差,使计算出的豆浆密度值偏 ;
(4)回到家后,小组某同学想知道家里的消毒液的密度,用家里的一台电子秤和没喝完的半瓶纯净水,做了如下实验:
①用电子秤测出半瓶纯净水的总质量为m0。并用笔在瓶身水面位置标记为A;
②把瓶中的水全部用来浇花,然后吹干,用电子秤测出空瓶的质量为m2;
③把消毒液慢慢倒入空瓶中,直至液面与 (填“瓶口“或“A处)相平,再用电子秤测出瓶和消毒液的总质量为m3;
④则消毒液的密度表达式= (纯净水的密度用表示)。
04 单元小结
一、考点考向
1、质量和质量的测量
考向:质量的概念、质量的估测及单位换算;托盘天平的使用。
2、密度和密度知识的应用
考向:密度的概念、有关密度公式的应用;结合实际生活、生产设置新情境考查探究能力。
3、物质的物理属性
考向:物质的磁性、导电性、导热性、硬度、延展性等。
4、新材料及其应用
考向:纳米材料、超导材料、半导体材料、隐形材料等。
二、常考题型
(1)选择题:常考热点主要集中在质量的概念和质量的估测及单位换算、天平的使用、密度的概念和密度公式的简单应用、物质的属性和新材料的应用。
(2)填空题:常考热点集中在质量的概念理解、质量的估测及单位换算、天平的使用,测量物体的质量、密度m-V图像的理解、物质的属性和新材料的应用等。
(3)实验题:常考热点集中在用托盘天平测量物体的质量、测量物质的密度等。
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第五章 质量与密度
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 物体的质量】
1.物体所含物质的多少叫质量,一个物体的质量不因为它的位置、形状、状态的变化而变化。
2.在国际单位制中,质量的单位是千克,符号是kg。比千克大的单位有吨,比千克小的单位有克、毫克等。
【考点2 天平的使用】
1.托盘天平的使用方法:
(1)“看”:观察天平的称量以及标尺上的分度值。
(2)“放”:把天平放在水平台上,把游码放在标尺左端的零刻度处。
(3)“调”:调节天平横梁的螺母,使指针指在分度盘中央,这时横梁平衡。
(4)“称”:把被测物体放在左盘里,用镊子向右盘里按从大到小的顺序加减砝码,并调节游码,直到横梁平衡。
(5)“记”:被测物体的质量=砝码质量+游码读数。
【考点3 探究物体的质量和体积的关系】
友情提醒:
1.不能说物质的密度与质量成正比、与体积成反比。
2.同种物质的密度不一定相同,例如冰和水;密度相同的也不一定是同种物质,例如煤油和酒精、冰如蜡。
归纳总结:
公式ρ=告诉我们,物质的密度等于其质量与体积的比值,但物质的密度与其质量和体积的大小无关。
1.动手操作
取体积分别为10cm3、20 cm3、40cm3的三个铝块,用天平分别测出它们的质量,并求每个铝块质量与体积的比值,填入表一中。
表一
铝块
m/g
V/cm3
/(g·cm-3)
1
27
10
2.7
2
54
20
2.7
3
108
40
2.7
表二
铁块
m/g
V/cm3
/(g·cm-3)
1
78
10
7.8
2
156
20
7.8
3
312
40
7.8
再取体积分别为10cm3、20cm3、40cm3的三个铁块,用天平分别测出它们的质量,并求出每个铁块质量与体积的比值,填入表二中。
思考:
(1)分析表一(或表二)的数据,可以得到的结论是什么?
答:同种物质的质量与体积的比值是一定值。
(2)综合分析表一和表二的数据,可以得到的结论是什么?
答:①体积相同的不同物质的质量不相等;②不同物质的质量与体积的比值一般不同。
【考点4 密度】
1.在物理学中,某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。
2.密度公式:密度=。若用m表示物体的质量,V表示物体的体积,ρ表示物质的密度,则:ρ=。
3.在国际单位制中,密度的基本单位是千克每立方米,符号是kg/m3,常用单位是克每立方厘米,符号是g/cm3 ,换算:1g/cm3===103kg/m3。
4.密度是物质的一种特性,不同物质的密度一般不同,其大小与物体的质量m、体积V无关,与物质的种类、状态有关。
【考点4 密度的测量及应用】
1.测固体的密度:
⑴ 原理:。
说明:在测不规则固体体积时,采用排液法测量,这里采用了一种科学方法--等效代替法。
2.测液体密度:
(1) 原理:。
(2)方法:①用天平测液体和烧杯的总质量m1;
②把烧杯中的液体倒入量筒中一部分,读出量筒内液体的体积V;
③称出烧杯和杯中剩余液体的质量m2 ;
④得出液体的密度。
3.密度的应用:
(1)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。
(2)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,用公式可以算出它的质量。
(3)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,用公式可以算出它的体积。
(4)判断空心实心。
【考点5 物质的一些物理属性】
1.物质的磁性
(1)磁性:物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。
(2)磁体:具有磁性的物体叫做磁体。
(3)磁极:磁体上磁性最强的部分叫做磁极。任何磁体都有两个磁极(磁北极和磁南极),将磁体水平悬挂起来,当它静止时,指北的一端叫做磁北极(N极),指南的一端叫做磁南极(S极)。
2.物质的导电性
(1)导体:容易导电的物体。如:金属、人体、大地、食盐水溶液、石墨等。
(2)导体导电原因:导体中有能够自由移动的电荷。(金属导电靠的是自由电子)
(3)绝缘体:不容易导电的物体。如:橡胶、陶瓷、塑料、干燥的空气等。
(4)绝缘体绝缘的原因:电荷几乎都被束缚在原子范围内,不能自由移动。
3.物质的导热性
(1)热的良导体:把容易导热的物体叫做热的良导体。
(2)热的不良导体:把不容易导热的物体叫做热的不良导体。
4.新材料
(1)纳米材料:纳米材料是指构成材料的颗粒在纳米尺度范围(1-100nm)的材料 。
(2)半导体材料:是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
(3)超导材料:超导材料,又称为超导体,指可以在特定温度以下,呈现电阻为零的导体。
03 素养提升
易错点辨析 常考易错分析
易错一:质量与密度的理解
【核心知识】
1.质量是物体的一种基本属性,于物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关。质量大,物体所含有的物质多;质量小,物体所含的物质少。
2.密度时物质的一种特性,它不随物质的质量或体积的变化而变化。同一种物质在一定条件下的密度是一个确定的值,不同物质的密度通常是不同的,因此可用来鉴别物质。
【错因分析】对质量、密度的概念以及影响因素不理解,在分析题干时不能判断冰熔化成水后其温度、状态的变化是否会引起物体质量以及密度的改变,导致出错。
【易错典例01】(错误率83%)夏天,从冰箱内拿出一瓶结了冰的矿泉水,一段时间后,瓶内的冰全部化成了水。瓶内的冰化成水的过程中,不变的是( )
A.体积 B.质量 C.密度 D.无法确定
【答案】B
【解析】冰熔化成水,其所含物质多少并没有发生改变,因此质量没有发生改变,但是冰的状态发生了改变,其密度也会发生改变,由密度公式可知,质量一定时,密度改变,其体积也会发生变化;故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【以巧破力 方法制胜】
1.密度的影响因素:密度与该物体的质量、体积、形状、运动状态等无关。但注意密度与温度是密切相关的,一般物体都有热胀冷缩的性质,由密度公式可知,当温度升高时,物体 的质量不变,其体积变大(特殊情况除外),则其密度相应减小。反之,温度下降时其密度增大。
2.密度、质量与体积的关系:具有不同物质的物体,在体积相同的情况下,密度大的质量也大,物体的质量跟它的密度成正比,即;在质量相同的条件下,密度大的体积反而小,物体的体积跟它的密度成反比,即。
3.判断物体是实心还是空心的方法
(1)求出物体的密度,对照密度表判断;
(2)假设物体是实心的,求出同体积实心物体的质量,然后进行比较;
(3)假设物体是实心的,求出同质量实心物体的体积,然后进行比较。
4.混合物质的密度计算:解答此类试题的关键是用总质量除以总体积求得混合后的密度,而不是计算各物质密度的平均值。
错题反思·易错加练
【强化1】(错误率75%)下列关于质量、体积、密度的说法中,不正确的是( )
A.玉米粒膨化为爆米花,爆米花相比玉米粒密度变小,质量不变
B.给石头打一个洞,再往洞里灌满水并封实,待晚上降温,水结冰后石头就裂开了,因为水结冰后体积变大
C.用碳纤维材料制成的同一个部件,在地球上的质量和密度要比在月球上的都要大
D.一块“碳海绵”放在狗尾巴草上,狗尾巴草的茸毛几乎没变形。“碳海绵”比同体积的普通海绵轻得多,说明“碳海绵”这种材料的密度较小
【答案】C
【解析】A.玉米粒膨化为爆米花,爆米花相比玉米粒,体积变大,质量不变,根据可知,密度变小, 故A正确;A不符合题意;
B.给石头打一个洞,再往洞里灌满水并封实,待晚上降温,水结冰后,石头就裂开了,因为水结冰后,密度变小,质量不变,故体积变大,故B正确;B不符合题意;
C.用碳纤维材料制成的同一个部件,在地球上的质量相同,质量与位置无关,故C错误;C符合题意;
D.一块“碳海绵”放在狗尾巴草上,狗尾巴草的茸毛几乎没变形。“碳海绵”比同体积的普通海绵轻得多,体积相同,质量小,故“碳海绵”密度小,故D正确;D不符合题意。
故选C。
【强化2】(错误率65%)(多选题)关于质量和密度,下列说法不正确的是( )
A.同种物质组成的物体,其密度与质量成正比
B.水的密度是,表明的水质量是
C.一块冰全部熔化成水后,质量变小
D.嫦娥五号返回舱从月球带回1731g月球土壤样品返回地球,土壤样品质量不变
【答案】ABC
【解析】A.同种物质组成的物体,其密度不变,与质量无关,故A错误,符合题意;
B.水的密度是,表明的水质量是,故B错误,符合题意;
C.一块冰全部熔化成水后,所含物质的量不变,质量不变,故C错误,符合题意;
D.嫦娥五号返回舱从月球带回1731g月球土壤样品返回地球,土壤样品所含物质的量不变,土壤样品质量不变,故D正确,不符合题意。
故选ABC。
【强化3】(错误率70%)火灾现场物品燃烧后生成的有毒气体温度升高,体积膨胀,密度 (选填“增大”或“减小”),会聚集在房间的 (选填“上方”或“下方”),所以应选择正确逃生方法,才能化险为夷。一枚实心纪念币的质量为16g,体积为2cm3,纪念币的密度是 g/cm3。可见,这枚纪念币 (选填“是”或“不是”)纯金制成。(ρ金=19.3×103kg/m3)
【答案】 减小 上方 8 不是
【解析】[1][2]起火后,含有有毒有害气体的空气由于温度升高,室内空气体积膨胀,密度减小,有毒气体漂浮在房间的上方。
[3]纪念币的密度据
[4]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。
易错二:天平的使用
【核心知识】
1.称量前先把游码移至零刻度线处,并调节平衡螺母,使天平横梁平衡。
2.在称量过程中,不可再调节平衡螺母。
3.右盘放砝码,左盘放物体。
4.加砝码应该从大到小,可以节省时间
5.砝码不能用手拿,要用镊子夹取,使用时要轻拿轻放。在使用天平时游码也不能用手移动。
6.过冷过热的物体不可直接放在天平上称量,应先在干燥器内放置至室温后再称量。
【错因分析】对影响天平测量结果的因素不理解与掌握不足,在分析选项时不能根据相应的概念进行判断导致出错。
【易错典例01】(错误率85%)在用托盘天平测量物体的质量时,下列情况会造成测量结果偏小的是( )
A.调节横梁平衡时,指针偏向分度盘左边就停止调节螺母
B.调节天平平衡时,忘了把游码放在左端的零刻度线处
C.使用磨损的砝码
D.读数时,实验者头部偏向游码右边,会造成视线与游码左侧的标尺不垂直
【答案】D
【解析】A.指针偏向左侧,说明一开始右侧的质量就偏小,而这一部分质量必须通过多添加砝码和移动游码读取出来的,所以测量结果会偏大,不符合题意;
B.游码未移到标尺的零刻线处,说明一开始就有了一定的示数,而这部分示数最终会计算在测量的结果之内,所以测量结果会偏大,不符合题意;
C.磨损的砝码会使其质量变小,就必须多添加或多移动游码的位置,从而使最终的读数变大,不符合题意;
D.读数时,视线偏右会使左侧游码对应的值偏小,造成测量的最后结果偏小,符合题意。
故选D。
【以巧破力 方法制胜】
1.天平的使用可以用以下口诀记忆:测质量,用天平,先放平,再调平,游码左移零,螺母来调平,左物右码要记清,先大后小镊取码,平衡质量加游码。
3.按“左码右物”放置的处理方式:被测物体的质量应等于砝码质量之和减去游码在标尺上的示数值。
错题反思·易错加练
【强化1】(错误率75%)用被磨损的砝码来称物体的质量,其测量结果将比真实值( )
A.偏小 B.偏大 C.不受影响 D.不能确定
【答案】B
【解析】正常情况下砝码上标的质量是砝码的实际质量,例如某砝码上标有50g的字样,这个砝码的质量就是50g。如果这个砝码磨损了,其实际质量就会小于50g,用此磨损的砝码去称物体的质量,当天平平衡时,物体的质量小于50g,而你仍按标准值读数,读出来是50g,所以测量结果就比实际值偏大。
故选B。
【强化2】(错误率82%)关于托盘天平的使用,下列说法正确的是( )
A.称量时将物体放在左盘,用镊子按从小到大的顺序向右盘加砝码
B.称量时若指针指在分度盘左侧,应向右调节平衡螺母直到指针指到分度盘中央
C.称量时若使用严重磨损的砝码,则测量值比真实值偏大
D.称量时若指针指在分度盘右侧,应继续向右盘加砝码
【答案】C
【解析】A.称量时将物体放在左盘,用镊子按从大到小的顺序向右盘加砝码,故A错误;
B.称量时若指针指在分度盘左侧,应通过加减砝码和移动游码直到天平平衡,故B错误;
C.用托盘天平称量物体质量时,若砝码磨损,砝码质量偏小,测量时需要多增加砝码或游码,测量值将偏大,故C正确;
D.称量时若指针指在分度盘右侧,说明右侧偏重,应取下右盘最小砝码,观察指针位置再进行增减砝码、移动游码直到天平平衡,故D错误。
故选C。
【强化3】(错误率84%)如图所示,天平处于平衡状态。现在右盘内斜面上有一电动玩具小车匀速上行,则天平会( )
A.左端下降 B.右端下降 C.仍然平衡 D.无法判断
【答案】C
【解析】由题意可知,当右盘内斜面上电动玩具小车匀速上行时,此时小车的运动状态不变,仍处于受力平衡状态,将小车、托盘、斜面看成一个整体,此时整体不受外力作用,仍处于受力平衡状态,其运动状态不变,故天平将仍然平衡。
故选C。
易错三:测量固体密度
【核心知识】
1.测量固体密度的关键是测出固体的质量和体积,固体的质量可以用天平直接测得,也可用弹簧测力计测出重力来计算质量。
2.若固体的形状规则,可用刻度尺测出相关量后根据公式算出体积。
3.若固体的形状不规则,可利用量筒或量杯来测得体积。
4.若固体不能沉入水中,可用“压入法”或“重锤法”来测量固体的体积。
【错因分析】不能正确使用天平测量物体质量,使用量筒时读数错误,利用密度公式计算时出错。
【易错典例01】(错误率80%)探究小组的同学们利用天平、量筒等实验器材测量一个金属块的密度,具体实验操作如下:
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的 处,此时指针位置如图甲所示,要使天平平衡,应向 调节平衡螺母。
(2)把金属块放在天平左盘,向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置,天平平衡后,右盘中砝码质量和游码的位置如图乙所示,金属块的质量是 g。
(3)在量筒中加入20mL水,读数时视线应与凹液面底部 ,将金属块轻轻放入量筒中,如图丙所示,则金属块的体积是 cm3。
(4)金属块的密度是 kg/m3。
(5)实验时,若将(2)(3)两个步骤顺序对调,这种方法测出的金属块的密度与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。
(6)小强同学又取来一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口,制成一个能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计,用这个简易密度计测量某液体的密度,实验步骤如下:(ρ水=1.0×103kg/m3)
①用刻度尺测出密度计的长度是10cm;
②将密度计放入盛有水的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是4cm;
③将密度计从水中取出并擦干,然后放入盛有被测液体的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是2cm;
④被测液体的密度是 g/cm3。
【答案】 零刻度线 右 32.4 相平 10 3.24×103 偏大 0.75
【解析】(1)[1][2]调节天平横梁平衡时,应先将游码移到标尺左端零刻线处,指针左偏,左边重,平衡螺母右移。
(2)[3]金属块的质量是
m=20g+10g+2.4g=32.4g
(3)[4][5]读体积时,视线与凹液面最低点相平,金属体积
V=30cm3-20cm3=10cm3
(4)[6]金属块的密度是
(5)[7]金属块会带出水,测的质量偏大,体积不变,根据,密度偏大。
(6)[8]设密度计底面积S,放入水中,浮力为
F=ρ水gS×(0.1m-0.04m)= ρ水gS×0.06m
因为密度计始终漂浮,所以两次浮力相同,都等于密度计重力,放入待测液浮力为
F=ρgS×(0.1m-0.02m)=ρgS×0.08m
所以
ρ水gS×0.06m=ρgS×0.08m
解得ρ=0.75g/cm3。
【以巧破力 方法制胜】
1.关于量筒(量杯)的使用
(1)看清所用的量筒(量杯)的量程和最小刻度值,以选择适合实验所用的量筒(量杯)。
(2)测量时将量筒(量杯)放在水平台面上,然后将液体倒入量筒(量杯)中。
(3)观察量筒(量杯)里液面对应的刻度时,视线要与液面相平。若液面是凹形的(例如水)观察时要以凹形的底部为准,若液面是凸形的(例如水银),观察时要以凸形的顶部为准(可记为凸顶凹底)。
2.测固体体积的方法
(1)对形状规则的固体,可用刻度尺测出有关数据,然后根据公式算出体积。
(2)对形状不规则且不溶于水的固体,可采用“排水法”来测它的体积,具体做法是:首先在量筒(量杯)内倒入适量的水(以浸没待测固体为准),读出体积V1;然后将固体慢慢放入量筒(量杯)内,待固体浸没在水中后,读出这时水和待测固体的总体积V2;则待测固体的体积就是 V2-V1。
错题反思·易错加练
【强化1】(错误率79%)两名同学在实验室进行测量密度的实验,各自方案如下:
(1)田田测量一块小矿石的密度,如图1;
①将天平放在水平桌面上,并将游码移到标尺的 零刻度线处,发现指针如图1甲所示,此时应该向 移动平衡螺母,使天平平衡;
②随后正确操作,测量出小矿石的质量如图1乙,小矿石的质量为 g;
③用细线拴住小矿石,缓慢浸在如图1丙所示的装有适量水的量筒中,液面上升到与50mL刻度相平,则小矿石的密度为 kg/m3;
(2)喜喜用如图2所示的装置测金属块A的密度;
A.在薄壁柱形容器中装有适量的水,将一只装有配重的薄壁柱形烧杯放入柱形容器的水中,稳定后容器中水的深度H1=10cm,烧杯露出水面的高度h1,如图甲;
B.将金属块A用细线吊在烧杯底部,稳定后容器中水的深度H2=18cm,烧杯露出水面的高度h2,如图乙;
C.剪断细线,稳定后容器中水的深度H3=12cm,烧杯露出水面的高度h3,如图丙;
D.将丙图中金属块A取出放入烧杯中,稳定后容器中水的深度H4,烧杯露出水面的高度h4,如图丁。不计细线的体积和质量,则:
①H2 H4(选填“>”、“=”或“<”);
②ρA= kg/m3;
E.如果丁图中金属块A表面沾有部分水分,所测金属块A的密度 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】 左端 右 62.4 2.6×103 = 4.0×103 不变
【解析】(1)[1][2]①用托盘天平测量物体质量时,把天平放置在水平桌面上易于操作的地方,游码移到标尺左端的零刻度处,然后调节平衡螺母,平衡螺母向上翘的一端移动,即若发现指针静止时指在分度盘中央刻度线的左侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向右调节。
[3]②随后正确操作,测量出小矿石的质量如图1乙,天平横梁标尺的最小分度值是0.2g,则小矿石的质量
[4]③由图丙可知水的体积为26mL,用细线拴住小矿石,缓慢浸在如图1丙所示的装有适量水的量筒中,液面上升到与50mL刻度相平,小矿石的体积
小矿石的密度
(2)[5][6][7]①图乙中和图丁中都是漂浮,浮力都等于其重力,两者重力相同,由可知,排开水的体积相同,则水的深度相同,即
②设容器底面积为S容,对于甲
,
对于乙
,
其中
由图甲和图丙可知
,,,
解得
设容器底面积为S容,对于甲
,
对于乙
,
其中
由图甲和图丙可知
,,,
解得
根据以上计算过程,密度和丁图操作无关,故密度不变。
【强化2】(错误率80%)同学们在进行测量密度实验:
(1)小夏同学在实验室测量工艺品密度,并鉴别工艺品是否纯铝做的。小夏发现工艺品不能放入量筒中,他想出了如下的测量方法:
①用天平测量它的质量,天平平衡时,右盘中砝码质量及游码在标尺上的位置如图乙所示,则它的质量m= g;
②把工艺品浸没在装有适量水的大烧杯中,在水面处做好记号。取出工艺品,用装有200mL水的量筒缓慢向烧杯中加水至记号处。量筒中剩余水的体积如图丙所示,则工艺品的密度为 g/cm3;
③按上述方法,他测得的工艺品体积偏 ,密度偏 ;
④小夏根据工艺品的密度与铝的密度(铝=2.7×103kg/m3)不等而得出工艺品一定不是纯铝做的结论。经同学们讨论此结论不可靠,为什么? ;
(2)下面是关于 “测食用油密度”的实验讨论,请回答以下问题:
①小明的方案:
a、用已调节平衡的天平测出空烧杯的质量46g;
b、向烧杯内倒入适量食用油,测出烧杯和食用油的总质量70g;
c、把烧杯内的食用油全部倒入量筒内(如图),读出量筒内食用油的体积为 cm3;
d、测得的食用油的密度ρ油= kg/m3;
②为了研究实验中食用油残留对测量结果的具体影响,老师做了如下实验:在各种规格的烧杯中倒入适量的食用油,放置一会儿,将全部的油沿杯口倒出,得到如下数据:
烧杯规格/mL
500
250
100
50
空杯质量/g
146
100
46
34.5
杯和剩余油的质量/g
151
103
48.5
35.8
若小明实验使用的是100mL的烧杯,则小明测量质量的数据需要 (加/减) g。
【答案】 288 2.4 大 小 见解析 30 0.8×103 减 2.5
【解析】(1)[1]由图乙知,工艺品的质量
m=200g+50g+20g+10g+8g=288g
[2]由题意知,倒进烧杯中的水的体积与工艺品的体积相同,由图丙知,烧杯中剩余水的体积为80mL,那么工艺品的体积
V=200mL-80mL=120mL=120cm3
那么工艺品的密度
[3][4]将工艺品从水中取出,带走了一小部分水,这样会造成倒进烧杯的水偏多,即测得的工艺品体积偏大,而测得的质量是准确值,那么求得的密度会偏小。
[5]由实验求得的密度比纯铝的密度小,但由上面实验求得的密度本来就偏小,且工艺品有可能是空心的,这也会造成测得的密度偏小,故这个结论不可靠。
(2)[6]由实验测量知,食用油的质量
m油=70g-46g=24g
[7]由图示知,量筒内食用油的体积为
V油=30mL=30cm3
测得的食用油密度
[8][9]由表格数据知,用100mL的烧杯进行实验,烧杯壁上沾有食用油的质量
m残留=48.5g-46g=2.5g
因为在烧杯壁上沾有2.5g食用油,所以测量其它食用油质量时,测得的数值需要减去2.5g,才是食用油是实际质量,否则质量值偏大。
【强化3】(错误率84%)学校春季田径运动会上,小华同学获得了一枚奖牌,他想知道所获奖牌是用什么材质做成的,便与小组同学一起将奖牌带到实验室进行测量。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的 处,当横梁静止时,指针位置如图-1所示,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到指针对准分度盘中央刻度线处。
(2)将天平调平后,将奖牌放在天平的左盘,天平重新平衡时,砝码和标尺上游码的位置如图-2所示,则奖牌的质量为 g。
(3)由于奖牌过大,无法放入量筒中测量体积,于是设计了如图-3所示方案测量奖牌的体积,操作步骤如下:
①测出空烧杯的质量为15g;
②向溢水杯中装水,直至液面与溢水口 ;
③把奖牌缓缓放入大烧杯中,直到奖牌 在水中;
④溢水杯中部分水溢进烧杯,测出承接溢出水的烧杯的总质量为23g;
⑤根据实验过程计算出奖牌的密度为 。因此奖牌最有可能由下表中的 材质做成。
材质
密度/()
镍合金
8.0
锌合金
6.4
铝
2.7
【答案】 零刻度线 右 50.4 相平 浸没 6.3 锌合金
【解析】(1)[1][2]实验开始前,应先把游码移到标尺左端的零刻度线处,横梁静止时,指针偏左,说明左边重,此时应将平衡螺母向右调节。
(2)[3]如图-2所示,奖牌的质量=砝码质量+游码读数,即
(3)[4][5]②向溢水杯中装水,直至液面与杯口相平;③若要测奖牌的体积,把奖牌缓缓放入溢水杯中,直至奖牌浸没在水中,此时奖牌排开水的体积与自身体积相等。
[6][7]⑤溢出水的质量
水的体积
奖牌的体积等于水的体积,故奖牌的密度为
由表格可知,该奖牌最有可能是由锌合金制成的。
易错四:测量液体的密度
【核心知识】
测量液体密度的方法
1.常规法:①用天平测量空烧杯质量m1;②将部分液体倒入量筒中,测出其体积为V;③用天平测量剩余液体和烧杯的质量m2;④则液体的密度为。
2.天平测量法:①用天平测量空烧杯质量m0;②烧杯中装满水的质量m1;③烧杯中装满被测液体的质量m2;④则液体的密度为。
3.量筒测量法:①将两个相同的小桶分别放在等臂支架的两端;②先将适量的被测液体倒入一边的小桶中,将水慢慢加入另一端的小桶中,到支架的两端平衡为止;③将小桶中的液体和水分别倒入量筒中,测得液体和谁的体积分别为V1、V2;④则液体的密度为。
4.弹簧测力计测量法:①用弹簧测力计测得空小桶的重为G桶;②将小桶中装满水,测得其总重为G1;③将小桶中装满被测液体,测得其总重为G2;④则液体的密度为。
【错因分析】对液体密度测量的方法掌握不足,对误差的概念不理解,导致出错。
【易错典例01】(错误率80%)学习了“测量物质的密度”之后,物理兴趣小组的同学们,尝试用不同的方法测量盐水的密度。
(1)小红的操作过程如下:
①测量前,调节天平的顺序是 (填字母)。
A.调节天平的平衡螺母,使天平平衡
B.把游码放在标尺的零刻度线处
C.把天平放在水平桌面上
②测量盐的质量,如图所示,盐的质量为 g。
③用量筒取60mL水,全部倒入烧杯中,再将盐倒入烧杯,搅拌至其完全溶解。再将盐水倒入量筒中,液面上升至64mL处。
④盐水的密度ρ盐水= kg/m3
(2)小明的方法如图所示:
①用天平测量烧杯和盐水的总质量m1
②将盐水倒入量筒中一部分,读出量筒中盐水的体积V
③测量烧杯和剩余盐水的总质量m2
④盐水密度的表达式ρ盐水= (用字母m1、m2、V表示)。
分析以上两种方法, (填“小红”或“小明”)的方法测量误差更小。
(3)小强将一架天平置于水平桌面上并调节好,在测量过程中,天平横梁静止在如下图所示位置,此时天平的横梁是否处于平衡状态? 。接下去的的操作是 ,观察指针是否对准分度盘中央的红线。
【答案】 CBA 13.6 1.15×103 小明 是 取下5g的砝码,再调节游码
【解析】(1)①[1]测量前,调节天平应先把天平放在水平桌面上,然后把游码放在标尺的零刻度线处,再调节天平的平衡螺母,使天平平衡,所以正确的顺序是CBA。
②[2]测量盐的质量,如图所示,盐的质量为
m盐=10g+3.6g=13.6g
③用量筒取60mL=60cm3水,由得,水的质量
m水=ρV = 1.0g/cm3×60cm3=60g
盐水的质量
m盐水= m盐+m水=13.6g+60g=73.6g
60mL水全部倒入烧杯中,再将盐倒入烧杯,搅拌至其完全溶解。再将盐水倒入量筒中,液面上升至64mL处,即盐水的体积为
V盐水=64mL=64cm3
④[3]盐水的密度
(2)[4]①烧杯和盐水的总质量m1;
②将盐水倒入量筒中一部分,读出量筒中盐水的体积V;
③测量烧杯和剩余盐水的总质量m2;所以量筒中盐水的总质量m= m1-m2;
④盐水的密度
[5]分析以上两种方法,小红的方法中,盐水倒入量筒中时烧杯中会有残留,使测得的体积偏小,密度偏大,小明的方法没有残留问题,测量误差更小。
(3)[6][7]小强将一架天平置于水平桌面上并调节好,在测量过程中,天平横梁静止,静止状态是杠杆的平衡状态,所以此时天平的横梁是处于平衡状态。但为了使两侧力臂相等,从而便于读出物体的质量,接下去的的操作是取下5g的砝码,再调节游码,观察指针是否对准分度盘中央的红线。
【以巧破力 方法制胜】
1.缺失量筒时:液体体积无法直接测量,往往需要借助于等体积的水,因水的密度是已知的,在体积相等时,两种物质的质量之比等于它们的密度之比。
2.缺失天平时:液体质量无法直接测量时,往往需要利用浮力知识间接测量。
3.测量液体的质量时:用液体和容器的总质量减去剩余液体和容器的总质量,就是倒入量筒的液体的质量。
错题反思·易错加练
【强化1】(错误率78%)学习了“测量物质的密度”之后,物理兴趣小组的同学们,尝试用不同的方法测量盐水的密度。
(1)小浩的操作过程如下:
①测量前,调节天平的顺序是 (填字母)。
A.调节天平的平衡螺母,使天平平衡
B.把游码放在标尺的零刻度线处
C.把天平放在水平桌面上
②测量盐的质量,如图甲所示,盐的质量为 g。
③用量筒取60mL水,全部倒入烧杯中,再将盐倒入烧杯,搅拌至其完全溶解。再将盐水倒入量筒中,如图乙所示。
④盐水的密度ρ盐水= kg/m3
(2)小然的方法如图丙所示:
①用天平测量烧杯和盐水的总质量m1
②将盐水倒入量筒中一部分,读出量筒中盐水的体积V。
③测量烧杯和剩余盐水的总质量m2.
④盐水密度的表达式ρ盐水= (用字母m1、m2、V表示)。
分析以上两种方法, (填“小浩”或“小然”)的方法测量误差更小。
(3)小玉使用密度已知的铁块(ρ铁)进行如下操作:
①用天平测量铁块的质量m1.
②把铁块放在杯中,向杯中加满盐水,将铁块取出(忽略铁块带出的盐水),测量烧杯和盐水的质量m2.
③ ,测量其总质量m3.
④盐水密度的表达式ρ盐水= (用字母m1、m2、m3、ρ铁表示)。
【答案】 CBA 13.6 1.15×103 小然 继续向杯中加满盐水
【解析】(1)[1]①天平调平前,需将其放置水平桌面上,将游码移至标尺左端的零刻度线处,然后调节平衡螺母使横梁平衡,故正确顺序为 CBA。
[2]②由图甲知,标尺的分度值为0.2g,则盐的质量为
m盐=10g+3.6g=13.6g
[3]③倒入量筒中水的体积为
V水=60mL=60cm3
可知倒入水的质量为
m水=ρ水V水=1g/cm3×60cm3=60g
则盐水的质量为
m盐水=m水+m盐=60g+13.6g=73.6g
④由图乙知,量筒的分度值为2mL,则盐水的体积为
V盐水=64mL=64cm3
则盐水的密度为
(2)[4][5]倒入量筒中盐水的质量
m盐水=m1-m2
则盐水的密度为
小浩在测量过程中将水从烧杯倒入量筒中时,烧杯内壁会沾有盐水,造成计算盐水的体积误差大,小然的方法盐水的质量和体积测量都准确,故小然的更精确一些。
(3)[6][7]由题意知,盐水的体积与铁块的体积相等
③要得到与铁块相同体积盐水的质量,需将铁块捞出后,向杯中加满盐水,测出此时盐水和烧杯的总质量m3,则加入盐水的质量
m=m3-m2
④盐水的密度为
【强化2】(错误率87%)物理兴趣小组的同学们对化学课上老师配制的硫酸铜溶液的密度很感兴趣,尝试用不同的方法测量硫酸铜溶液的的密度。于是找来天平、烧杯和量筒进行测量。
(1)聪聪的操作过程如下:
①将天平放在 工作台上,游码移至标尺的 处,然后观察到分度盘上指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向 调节,使天平平衡;
②在烧杯中装入适量硫酸铜溶液,用天平测量出烧杯和液体的总质量为150.4g;再将部分液体倒入量筒,如图乙所示,量筒读数时做法正确的是 (选填“a”“b”或“c”)。量筒中液体体积为 mL;
③再次将天平调平衡,如图丙所示测得剩余液体和烧杯的总质量为 g;
④所测硫酸铜溶液的密度为 ;
(2)明明的操作过程如下:
①先用调好的天平测出空烧杯的质量为;
②在烧杯中装入适量硫酸铜溶液,用天平测出烧杯和硫酸铜溶液的总质量为;
③把烧杯中的硫酸铜溶液全部倒入量筒中,记下体积为V;
④硫酸铜溶液密度的表达式 (用字母、、V表示);
(3)分析以上两种方法, 的方法测量误差更小。
【答案】 水平 零刻度 左 b 40 102.8 1.19×103 聪聪
【解析】(1)①[1][2][3]根据天平的使用方法可知,将天平放在水平工作台上,把游码移到标尺的零刻度处,指针偏向分度盘中央刻线的右侧,说明天平的右端下沉,左端上翘,实验中应将平衡螺母向上翘的左端移动,直到天平横梁在水平位置平衡。
②[4]使用量筒读数时视线与凹液面最低处相平,故b正确。
[5]如图乙所示,量筒的分度值为1mL,则量筒中液体体积为
V′=40mL=40cm3
③[6]标尺的分度值为0.2g,游码对应的质量为2.8g,剩余液体和烧杯的总质量为
m′=100g+2.8g=102.8g
④[7]量筒中硫酸铜溶液的质量为
则硫酸铜的密度为
(2)④[8]硫酸铜的质量为
则硫酸铜的密度为
(3)[9]明明的实验中不可能把烧杯内的硫酸铜全部倒入量筒内,导致测得的硫酸铜的体积偏小,测得的硫酸铜密度偏大,而聪聪的做法测量硫酸铜的质量和体积更为准确,误差更小。
【强化3】(错误率85%)在综合实践活动中,物理兴趣小组的同学们用大豆、花生等食材制作了美味豆浆。为测量豆浆的密度,他们从实验室借来相关实验器材进行了如下的实验设计和实验操作。
(1)将天平放在水平桌面上,指针静止时如下图所示。要使天平水平平衡,首先将游码移到标尺左端的 处,再向 (填“左”或“右”)调节平衡螺母,直到指针指在 为止;
(2)兴趣小组的同学们设计了下列三个实验方案:
方案一:
①用天平测出空烧杯的质量m1;
②在烧杯中倒入适量的待测豆浆,测出它们的总质量m;
③将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中,读出豆浆的体积V;
④利用密度公式计算出豆浆的密度;
方案二:
①在烧杯中倒入适量的被测豆浆,测出它们的总质量m;
②将烧杯中的部分豆浆倒入量筒中,读出豆浆的体积V;
③测出烧杯和杯中剩余豆浆的质量m1;
④利用密度公式计算出豆浆的密度;
方案三:
①在量筒中倒入适量的待测豆浆,读出豆浆的体积V;
②用天平测出空烧杯的质量m1;
③将量筒中的豆浆全部倒入烧杯,测出总质量m;
④利用密度公式计算出豆浆的密度;
(3)分析以上三种方案,请写出你认为合理的设计方案中豆浆的密度表达式= ;你再任选其中一个不合理的设计方案,并分析不合理设计方案的原因:如方案 ,是由于在测量豆浆的 时会产生较大的误差,使计算出的豆浆密度值偏 ;
(4)回到家后,小组某同学想知道家里的消毒液的密度,用家里的一台电子秤和没喝完的半瓶纯净水,做了如下实验:
①用电子秤测出半瓶纯净水的总质量为m0。并用笔在瓶身水面位置标记为A;
②把瓶中的水全部用来浇花,然后吹干,用电子秤测出空瓶的质量为m2;
③把消毒液慢慢倒入空瓶中,直至液面与 (填“瓶口“或“A处)相平,再用电子秤测出瓶和消毒液的总质量为m3;
④则消毒液的密度表达式= (纯净水的密度用表示)。
【答案】 0刻度线 右 分度的中间刻度 一 体积 大 A处
【解析】(1)[1][2][3]如图所示,天平左端托盘下沉,说明左端质量大,且游码不在标尺的零刻度线处,所以应先将游码移动标尺左端的零刻度线处,再向右调节平衡螺母,直到指针在分度盘的中间刻度处。
(3)[4]方案一中,用天平测量的是烧杯中豆浆的总质量,将烧杯中的豆浆全部倒入量筒时,烧杯上有豆浆残留,造成测得的豆浆的体积偏小,据 知,求得的密度偏大。方案二中,量筒测量的是部分豆浆的体积,而量筒中豆浆的质量
m豆浆=m-m1
所以豆浆的密度
所以方案二的设计合理。方案三中,量筒所测为全部豆浆的总体积,将豆浆倒入烧杯中时,量筒中有部分豆浆残留,则所测得的豆浆的质量偏小,据 知,求得的豆浆的密度偏小。
[5][6][7]由以上分析知,方案一中,在测量豆浆体积时有较大误差,测得的结果偏大。
(4)[8]在此实验中,通过测量水的质量求得瓶中水的体积,那么瓶中所装消毒液的体积应与瓶中水的体积相同,通过测量瓶中消毒液的质量来求密度,所以倒入空瓶中的消毒液应至A处相平。
[9]由操作知,瓶中水的质量
m水=m0-m2
水的体积与消毒液的体积相等,为
消毒液的质量
m消毒液=m3-m2
消毒液的密度
04 单元小结
一、考点考向
1、质量和质量的测量
考向:质量的概念、质量的估测及单位换算;托盘天平的使用。
2、密度和密度知识的应用
考向:密度的概念、有关密度公式的应用;结合实际生活、生产设置新情境考查探究能力。
3、物质的物理属性
考向:物质的磁性、导电性、导热性、硬度、延展性等。
4、新材料及其应用
考向:纳米材料、超导材料、半导体材料、隐形材料等。
二、常考题型
(1)选择题:常考热点主要集中在质量的概念和质量的估测及单位换算、天平的使用、密度的概念和密度公式的简单应用、物质的属性和新材料的应用。
(2)填空题:常考热点集中在质量的概念理解、质量的估测及单位换算、天平的使用,测量物体的质量、密度m-V图像的理解、物质的属性和新材料的应用等。
(3)实验题:常考热点集中在用托盘天平测量物体的质量、测量物质的密度等。
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