内容正文:
第2节
密度
第六章 质量与密度
1
1.通过探究同种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;
2.通过阅读教材,掌握密度的定义、公式和单位,理解密度的物理意义。
学习目标
【重点】实验探究同种物质的质量与体积的关系以及密度基本公式、定义;
【难点】理解密度的物理意义。
提出问题
古时候,在地中海上,有一个叙拉古王国,它的国王交给金匠一定质量的黄金,让金匠为自己打造一顶纯金的王冠,当王冠打造完毕交给国王时,国王发现这个金冠精美无比,但国王却怀疑金匠偷窃了他的黄金而用其它便宜的金属偷梁换柱。
国王令人用秤去称,结果王冠的质量与国王交给金匠的黄金的质量是相同的。
那么,问题来了:质量相同能不能说明这顶王冠就一定是纯金做的呢?我们该如何鉴别这顶王冠是否是纯金的呢?
1. 使用天平的一般步骤:一放平,二调零。三调螺母梁平衡,天平调好不要动。左物右码两盘盛,码、游之和是读数。如若物、码位置反,码、游读数要相减。
2. 怎样判断天平平衡?
指针指在分度盘的中央刻度线或指针在中央刻度线两侧左右摆动的幅度相等。
知识回顾
探究同种物质的质量与体积的关系
1.提出问题:同种物质的质量与它的体积是否成正比?
2.猜想与假设:同种物质的质量与体积成正比(或者成反比)。
3.设计实验:选取大小不同的若干长方体铁块,分别用天平测量它们的质量,用刻度尺测量长、宽、高后计算出它们的体积,列出实验数据记录表格并记录数据;然后以体积V为横轴、以质量m为纵轴,依据数据在坐标纸上描点,再把这些点用平滑的线连起来,分析归纳图像的特点。
4. 实验器材:托盘天平(含砝码)1架、刻度尺、3个大小不同的长方体铁块。
铁块1 铁块2 铁块3
托盘天平
①将天平放在水平桌面上,调节天平平衡。
②用天平测量出铁块1的质量,将数据填入表格中。
③用刻度尺测出铁块1的长、宽、高,计算其体积,将数据填入表格中。
④重复上述步骤②③,分别测出铁块2、铁块3的质量与体积,并将数据填入表格中。
⑤分别计算出铁块的质量与对应的体积的比值,将数据填入表格中。
5. 进行实验:
实验数据记录表格
体积/cm3 质量/g 质量/体积(g/cm3)
铁块1
铁块2
铁块3
⑥以体积V为横轴,质量m为纵轴建立坐标系,在坐标纸上分别描出3个铁块的质量与体积的对应点(当体积为0时,质量也为0,所以根据V=0、m=0也可以作出一个点),再把这些点用线连起来。
(1)分析表中数据可知:铁块的体积增大为原来的几倍,其质量也增大为原来的几倍,即同种物质构成的不同物体,质量与体积的比值相等。
(2)分析图像可知:铁块的“质量-体积图像”是一条过原点的倾斜直线,即同种物质的质量与其体积成正比。
6. 分析论证:
下面是用体积不同的铝块做实验得到的数据与图像,你发现了什么?
7. 交流与评估:
体积/cm3 质量/g 质量/体积(g/cm3)
铝块1
铝块2
铝块3
10
30
20
27
54
81
2.7
2.7
2.7
m/g
V/cm3
我们也会发现,铝块的质量也与它的体积成正比,但比值与铁块的不同。
8. 实验结论:
同种物质,质量与体积的比值相同;不同物质,质量与体积的比值不同。
100
80
60
40
20
0
10 20 30 40
·
·
·
体积/cm3 质量/g 质量/体积(g/cm3)
铝块1
铝块2
铝块3
10
30
20
27
54
81
2.7
2.7
2.7
m/g
V/cm3
100
80
60
40
20
0
10 20 30 40
·
·
·
运用图象寻找规律
补充m=0,
V=0的点
成正比
结论:铁块的质量和体积 。
1.以相同的方法用铝块做这个实验,得出的结论相同吗?
2.铁块和铝块的质量和体积的比值相同吗?
m/g V/cm3
铁块1
铁块2
铁块3
铁块4
铁块5
铝块1
铝块2
铝块3
铝块4
铝块5
结论:由某种物质组成的物体,其质量与体积的比通常是一个常量,它反映了这个物质的一种特性。不同物质质量和体积的比一般不同。
实验证明,同种物质的质量和体积之间的比值是一定的,不同物质的质量与体积之间的比值是不同的。因此,这个比值反映了物质的一种特性。
为了描述物质的这种特性我们引入了——密度的概念
1. 密度
(1)定义: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)密度的符号:ρ在数值上等于物体单位体积的质量。
(3)密度是用比值定义法定义的一个物理量。
密度
V=
m= ρV
密度-ρ 质量-m 体积-V
变形公式:
2. 密度的公式
ρ= —
m
V
(1)不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比。
因为当物体的质量增大为原来的几倍时,其体积也随之增大为原来的几倍;当体积减小为原来的几分之一时,质量也随之减小为原来的几分之一,而比值(单位体积的质量)始终不变,即ρ=m1/V1=m2/V2 。
3. 对密度公式的理解
(2) 公式 是密度的定义式,适用于所有物体(包括气体、液体和固体)密度的计算。
ρ= —
m
V
(1) 国际单位:千克每立方米(kg/m3, kg·m-3 )
(2) 常用单位:克每立方厘米(g/cm3 , g·cm-3 )
(3) 单位换算: 1 g/cm3 =103 kg/m3
4. 密度的单位
密度是物质的一种性质,单位体积的某种物质的质量。例如:水的密度是 1.0×103 kg/m3,它表示:1m3的水的质量是1.0×103 kg
5. 密度的物理意义
实验:探究质量和体积的关系
建立
概念
密度
定义:某种物质组成的物体的质量与它的体积之比
物理意义:是物质的一种特性,不同物质的密度一般不同
计算公式:ρ =
单位:kg/m3、g/cm3
m
V
$$