内容正文:
第2讲 物质的质量与密度
物质的质量和密度是浙江科学中考的核心基础考点,考查形式稳定且常与实验操作、生活场景紧密结合,偶尔涉及综合计算
【考点1 长度、体积、温度的测量】
【考点剖析】
一、长度的测量
1、长度的单位
要测量物体的长度,首先要规定长度的标准——长度单位。
(1) 基本单位: ,符号是: 。
(2)常用单位: 、 、 、 和 。
(3)单位换算:
①1km= m= mm= μm= nm
②1m= dm= cm= mm
③换算过程:数不变,单位换。如6m= =600cm 2、测量长度的工具
我们常使用 来测量物体的长度,如卷尺、三角尺、直尺都是生活中常见的刻度尺。
3、刻度尺的使用方法
(1)认识刻度尺(会认):使用任何一种测量工具时,首先要了解它的 和 。
①量程:测量范围。
②分度值(最小刻度值):相邻刻度线之间的长度,决定了测量精确度。
(2)选择刻度尺(会选)
测量时应先根据 确定需要达到的程度,选择量程和最小刻度合适的刻度尺。
(3)摆放刻度尺(会放)
①刻度尺的某一刻度线与被测物的一端 。
②有刻度的一边要 被测物体。
特别提醒:零刻度线磨损的刻度尺应该选择 刻度线对齐;厚刻度尺应与被测物体 放置。
(4)刻度尺读数(会读)
①读数时,视线正对刻度线,与刻度尺尺面 。
②读数时,要数清大格和小格的数目,读出准确值,并估读到 。
(5)记录数据(会记):结果=
4、误差和错误的区别
含义
特点
误差
在正确操作的前提下,测量值与真实值之间的差异
错误
由于不遵守使用规则,或读取、记录结果时粗心造成的
(1)减小误差的方法:① ②
(2)有的长度测量会多次测量取平均值。首先要 ,再 。平均值保留的位数应与测量值的位数 ,如果除不尽则要 处理。
(4)形变刻度尺与测量误差
尺子的变化
测量结果
例子
变长
夏天的钢制刻度尺、拉紧的皮尺
变短
冬天的钢制刻度尺、未拉紧的皮尺
5、测量长度的特殊方法
(1)生活中粗略的方法:比如用自己的指距估测课桌的长度和用自己的步长估测教室的长度。
(2)累积法
测量步骤
图示
计算公式
注意事项
测铁丝直径
①将铜丝紧密缠绕在铅笔上
②用刻度尺测出绕圈部分的总长度L
③数出铜丝缠绕的圈数n
④计算铜丝的直径=L/n
若多数了两匝,结果 ;
若每匝之间有空隙,结果
测纸张厚度
①去除封面,压平
②测出整本书的厚度L
③数清对应的张数n
④计算一张纸的厚度=L/n
如果在步骤③中数的是页数N,则纸的厚度=2L/N
(3)组合法
二、体积的测量
1、体积的定义
体积是 ,符号 。
2、体积的单位
(1)固体体积
①常用单位是 。
②较小的体积单位是 。
(2)液体体积:还可以用升 和 。
(3)单位换算
①1m3= dm3= cm3
②1L= mL
③1L= dm3 1mL= cm3 1m3= L
3、测量体积的工具——量筒和量杯
量筒
量杯
不同点
相同点
4、量筒的使用方法
①会选:使用前选择 和 合适的量筒。
②会放:量筒放在 桌面上。
③会读:视线与 相平。
④会记:记录结果要带 。
5、误差分析
读数时仰视
读数时俯视
图示
结果
偏 :测量值 真实值
偏 :测量值 真实值
6、测量形状不规则物体的体积
(1)排水法测量小石块的体积
①用烧杯将适量的水倒入量筒,读出水的体积V1。(适量: )
②将小石块用细线拴住,缓缓放入量筒内的水中。
③当石块被水完全浸没时,读出水面的刻度值V2。(测得的V2是 )
④计算小石块体积: 。
特别提醒:如果①③步骤反了,计算出来的石块体积 ,因为 。
塑料盒
(2)助沉法测量塑料盒的体积
①计算塑料盒的体积: ②多余的步骤是 和 。
三、温度的测量
1、温度的概念
温度是 ,符号 。
2、温度的单位
(1)常用的温度单位是 ,符号 。
(2)摄氏温度的规定
在标准大气压下,把 的温度定为0℃, 的温度定为100℃,0℃和100℃之间分为100 等份,每等份表示1℃。
3、测量温度的仪器—— (1)结构
(2)种类
液体温度计的种类很多,它们各自都有不同的用途。
(3) 工作原理
常用的温度计是利用水银、酒精等 的性质制成的。
(4)使用方法——以测量水的温度为例
①会选:估计水的温度,选择 和 合适的温度计。
②会放:让玻璃泡 在水中。(温度计的玻璃泡 烧杯的内壁和底部)
③会看:等 后读数。(视线与液面 , 拿出来读数)
④会记:不估读,记录结果要带 ,零度以下应读作“ ”。
4、体温计与常用温度计的对比
温度计
体温计
用途
测量物体温度
测量人的体温
测量范围
零下n度~1000C左右,范围大
35.00C~42.00C
准确程度
10C
结构特点
①管径相对较粗
②没有缩口
① ;
②
使用方法
,温度降低时,管内液体自动退回玻璃泡
,温度降低不能自动退回玻璃泡,要
图示
5、气体温度计
(1)工作原理: 。
(2)两种自制气体温度计
图示
温度上升
温度下降
气体膨胀,液柱向 移动
气体收缩,液柱向 移动
气体膨胀,液柱向 移动
气体收缩,液柱向 移动
例1、(2025•浙江模拟)以下为某校学生进行“温度计发展史”的项目化学习的部分片段,通过查阅资料整理了温度计发展史。请完成下列问题:
(1)上述三种温度计都是利用了物质的 制成的。如上图的气体温度计,当环境温度降低时,管中水柱液面将 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
(2)在相同的受热条件下,将两个形状、厚度相同的铜片和铁片焊在一起就可制成上图中的固体温度计。已知铜的膨胀程度比铁大,当温度升高时,指针会偏向 侧(选填“A”或“B”)。
(3)如图甲是小黄制作的一个简易液体温度计。使用时发现该温度计管中液柱移动不明显,导致示数不够精确,对此请你提出一条改进建议 。
【考点2 质量与密度】
【考点剖析】
一、质量及其测量
质量概念:质量表示物体含有 的多少。质量是物体的属性,它不随物体的位置、形状、温度和状态等的改变而改变。
质量的单位:常用单位是 ,比它小的单位有克(g)和毫克(mg)。
质量的测量:实验室常用托盘天平测量物体质量。
天平的使用
1.天平的调节:依照“游码归零”和平衡螺母“左偏右调,右偏左调”的原则调节平衡。
2.质量的测量:
调平:把天平放在水平面上,把游码移到横梁标尺左端的 处,再调节横梁两端的平衡螺母,使天平平衡。
称量:被测物体放 ,砝码放 ,放在天平上的物体质量不能超过天平的称量。用镊子向右盘 逐个加减砝码再调节游码,直到天平重新平衡。读数时要把砝码质量和游码所示质量相加(m物=m砝+m游示)。
二、密度及其测量
1. 体积的某种物质的质量,叫做这种物质的密度。
2.密度是物质的一种 ,与质量的多少、体积的大小 ,但当温度、状态等发生改变时,物质的密度也将发生改变。同种状态下,同种物质的密度相等,可以根据密度来鉴别物质,并可用于计算物质的质量或体积。
注:一个容积不变的容器内,气体的密度会随质量的变化而变化。
3.密度公式p= (p表示密度,m表示质量,V表示体积)。
4.密度的单位有: 或千克/米3,1克/厘米3=1000 千克/米3。
(1)利用公式ρ=m/V 计算某种物质的密度或鉴别物质。
(2)利用公式m=ρV计算体积为V的某种物质的质量。
(3)利用公式V=m/ρ计算质量为m的某种物质的体积。
5.密度知识的应用
三、应用密度进行计算
(1)质量、体积和密度应对应 物体;
(2)各物理量的单位一定要 ,一般有两种统一方法:①质量单位用kg,体积单位用m3,密度单位为kg/m3;②质量单位用g,体积单位用cm3,密度单位为g/cm3。
(3)ρ=,其中ρ、m、V三者中已知两个量可求第三个量。
①根据ρ=,利用密度可以鉴别物体是由哪种物质组成的。每种物质都有一定的密度,不同的物质密度一般不同。
②由ρ=得m=ρV,可求物体的质量。对于较大的物体,其质量不能用测量工具直接测量,可设法测出体积,查出该物质的密度再计算。
③由ρ=得V=,可求体积。对某些形状不规则的物体,它的体积不易直接测量,可设法测出它的质量,查出该物质的密度再计算。
④两物体等质量混合
⑤两物体等体积混合
例2、(2025•萧山区二模)小嘉用一架实验室的旧天平测量一枚鸡蛋的质量。
(1)小嘉将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺“0”刻度线,发现指针在分度盘前左右摆动,如图甲所示。小嘉接下来的操作应是 。
(2)小嘉发现无论怎样操作,天平指针总略偏向分度盘左侧。于是,他在天平右盘中放入几粒米,调节天平平衡后再进行测量。放入鸡蛋,调节天平再次平衡时,砝码和游码如图乙所示。此时,测出的鸡蛋质量为 g。
(3)用此方法测出的鸡蛋质量 (选填“偏小”、“准确”或“偏大”)。
例3、(2025春•镇海区校级期末)实验室有一架天平,其标尺的最大刻度为10g,一位同学使用这架天平称取23g食盐,但操作过程中错将20g的砝码放在了天平左盘的位置,并将游码调到标尺3g的位置,然而在加食盐的过程中,他突然发现自己的错误,但此时食盐和砝码的位置已不能调换,请给他一个的建议,使他继续实验,并准确量出食盐的质量( )
A.将游码移到标尺6g的位置后继续添加食盐至天平平衡
B.将游码移到标尺9g的位置后继续添加食盐至天平平衡
C.在左盘中再加一个10g的砝码,并将游码移到标尺6g的位置后继续添加食盐至天平平衡
D.在左盘中再加一个10g的砝码,并将游码移到标尺7g的位置后继续添加食盐至天平平衡
例4、(2024•定海区三模)不同材料组成的a、b、c三个实心物体,它们的体积与质量的关系如图,由图可知下列说法正确的是( )
A.三者的密度关系ρa>ρb>ρc
B.a的密度是b的两倍
C.若将b的质量减半,它的密度变为0.5×103kg/m3
D.若将c的体积增大到4×103m3,它的密度不变
【考点3 测量物体的密度】
【考点剖析】
一、“差量法”测液体的密度
实验原理
实验设计
用天平测量液体的质量,用量筒测量出液体的体积,用公式计算出液体的密度
实验器材
天平、量筒、烧杯、待测液体
实验步骤
(1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡;
(2)将适量的液体倒入烧杯中,用天平测出液体和烧杯的总质量m1;
(3)将烧杯中的液体倒入量筒中一部分,读出量筒中液体的体积V;
(4)用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2(如图丙所示);
(5)待测液体的密度为
不同实验方案的误差分析
(1)若先测出空烧杯的质量m1,再测出液体和烧杯的总质量m2,然后将烧杯的液体全部倒入量筒中测出体积V,计算出液体的密度,则在这个方案中,将烧杯中的液体倒入量筒内时,总有部分液体附着在烧杯内壁上无法倒出,使测出的液体的体积偏小,从而使计算出的液体的密度偏大。
(2)若先用量筒测出液体的体积V,再用调节好的天平测出空烧杯的质量m1,然后将将量筒内的液体全部倒入烧杯中,测出烧杯和液体的总质量m2,计算出液体的密度,则在这个方案中,将量筒中的液体倒入烧杯中时,总有部分液体附着在量筒内壁上无法倒出,使测出的液体和烧杯的总质量m2偏小,即测出的液体的质量偏小,从而使计算出的液体的密度偏小。
二、测量固体的密度
实验原理
实验设计
用天平测量固体的质量,用排水法测出固体的体积(不溶于水的固体),用公式计算出液体的密度
实验器材
天平、量筒、细线、待测固体、水
实验步骤
(1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡;
(2)用天平测出固体的质量m(如图甲所示);
(3)在量筒中倒入适量的水,读出水的体积V1(如图乙所示);
(4)将待测固体用细线拴住浸没在量筒内的水中,读出固体和水的总体积V2(如图丙所示);
(5)待测固体的密度为。
误差分析
(1)细线体积对测量结果的影响:实验中测量出的总体积V2不仅包含固体和水的体积,还包含浸在水中细线的体积,所以测量的结果会略微偏大,计算出的密度会略偏小。
(2)若实验中先用排水法测量固体体积,再将固体放在天平上测量其质量,则因为固体上带有水,会使质量的测量结果偏大,致使计算出的密度值偏大。
三、特殊方法测密度
(1)有天平无砝码测石块的密度
实验器材
量筒、烧杯2个、天平、细线、石块、水、滴管
实验步骤
(1)将两个相同的烧杯分别放在调节好的天平的左、右盘上;
(2)在左盘的烧杯中放入石块,在右盘的烧杯中注入一定量的水后,用滴管缓缓增加水的质量,知道天平横梁重新平衡,则左盘中石块的质量等于右盘中水的质量,即m石=m水;
(3)将右盘烧杯中的水倒入量筒中,测出水的体积V水,则水的质量为m水=ρ水V水,所以石块的质量m石=m水=ρ水V水;
(4)把左盘烧杯中的石块用细线系好轻轻放入刚刚已倒入水的量筒中,测出此时石块和水的总体积V1。
表达式
(2)有天平无量筒测量石块的密度
实验器材
天平、水、空瓶、石块
实验步骤
(1)用天平测出石块的质量m1;
(2)瓶中装满水,测出其质量m2;
(3)将石块放入瓶中,溢出一部分水后,测出瓶、石块及剩余水的质量m3。
推导过程及表达式
m排水=m1+m2-m3,,。
(3)有量筒无天平测石块的密度
实验器材
水槽、烧杯、量筒、足够多的水、细线、石块和笔
实验步骤
(1)如图所示,将石块放入烧杯内,然后将烧杯放入盛有水的水槽中,用笔在烧杯上标记出此时水槽内液面的位置;
(2)去除烧杯内的石块,往烧杯里缓慢倒水,直到水槽内的液面达到标记的高度;
(3)将烧杯内的水倒入量筒中,读出水的体积为V1,则石块的质量为V1ρ水;
(4)在量筒内装入适量的水,示数为V2,然后用细线系住石块,将石块浸没在水中,此时的示数为V3,则石块的体积为V3-V2。
推导过程及表达式
例5、(2024•杭州二模)小科用弹簧测力计、烧杯、水、薄塑料袋测量酱油的密度。
(1)把适量的酱油装入塑料袋,排出空气后扎紧口,用弹簧测力计测出重力为3.6N;然后用弹簧测力计提着塑料袋浸没在水中,如图所示,此时酱油所受浮力大小为 N。
(2)已知水的密度为1×103kg/m3,则可算出酱油的密度为 kg/m3。
(3)小科想用上述器材继续测量白酒的密度,但白酒的密度比水小。请帮她想出一个可行的办法并简要说明: 。
例6、(2024•上城区校级二模)明矾石是浙江的主要矿产之一,储量丰富,主要分布在湖州、杭州、宁波、温州等地区。明矾石用于制造钾肥、铝剂、硅酸盐等化工产品。明矾石还可以用作杀虫剂、除草剂、医药等领域的原料。某同学为测量明矾石的密度,进行了如下实验:
(1)将明矾石挂在弹簧测力计下,如图甲所示,测力计的示数为1.4N。
(2)接着利用图乙所示的方法将明矾石浸没在装满水的烧杯中,收集它排出的水,倒入量筒中,如图丙。这块明矾石的体积为50cm3,由此算出明矾石的密度为 kg/m3。
(3)上述测量体积的方法,产生误差的主要原因是 ;会导致最终得到的明矾石的密度值 (填“偏大”或“偏小”)。
(4)小明做该实验时,利用上图中的甲、乙中的数据,根据所学的浮力知识,也计算出了明矾石的密度值。若甲图中弹簧测力计的示数为F1,乙图中弹簧测力计的示数为F2,请你用题中的字母将明矾石的密度推导出来。(水的密度为ρ水)
题型一.质量及其特性
1. (2025•浙江模拟)中国科研团队在微型飞行器技术领域取得重大突破。重4.21g、巴掌大小的太阳能动力微型无人机,仅靠两片微型太阳能电池就能驱动,且能够依靠自然光持续飞行。其中,“4.21g”描述的是无人机的( )
A.体积 B.质量 C.密度 D.比热容
2. (2025春•温岭市校级期末)在地面上质量60kg的宇航员,在天宫课堂中,大家看到他在天宫中“飘”来“飘”去。宇航员此时的质量是( )
A.0 B.60kg C.40kg D.80kg
3. (2025•浙江)我国科学家研制出一款仅4.21g的超轻微型飞行器。“4.21g”指的是该飞行器的( )
A.体积 B.质量 C.长度 D.密度
题型二.天平的使用
4. (2024•鄞州区模拟)规范的操作是实验成功和人身安全的重要保证,下列实验操作正确的是( )
A.称量氯化钠 B.稀释浓硫酸
C.读取液体体积 D.闻气体气味
5. (2024•余姚市模拟)为制作叶脉书签,某同学在实验室配制10%的NaOH溶液,部分操作如下,其中正确的是( )
A.取用NaOH B.称量NaOH
C.量取所需的水 D.读取水的体积
题型三.实验:用天平测量固体和液体的质量
6. (2025春•镇海区校级期末)如图甲为托盘天平的示意图。
(1)请在横线处填上指定部位的名称。
③ ;
⑤ 。
(2)某同学对放在水平桌面上的托盘天平进行调节时,发现指针指在分度盘中央的右侧,这时应将 向 调节。用调节后的天平测某物体的质量,所用砝码和游码的位置如图乙,那么该物体的质量是 g。
(3)用托盘天平测量物体的质量时,下列情况中会造成测量结果比实际质量小的是 。
A.调节横梁平衡时,指针偏向分度盘的右侧就开始测量
B.调节天平平衡时,忘记把游码放在标尺左端的零刻度线处
C.使用已被严重生锈的砝码
D.读游码时以其右端所对刻度为准
7. (2025春•莲都区期末)丽水某校开展研究性学习,兴趣小组同学对小溪进行了实地调查研究,他们捡到了一块漂亮的鹅卵石,于是对这块鹅卵石的质量进行了测量。
(1)如图甲所示,小科在调节天平横梁平衡过程中遗漏的步骤是 。
(2)称量时,鹅卵石应放在托盘天平的 盘。
(3)小科的测量结果如图乙所示,小宁认为虽然小科操作中遗漏了一步,但还是可以计算出鹅卵石的质量为 g。
8. 12.(2025春•绍兴期末)如图为实验室称量物体质量的情形。
(1)甲图改正错误后,分度盘的指针如图丙所示,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使天平平衡。
(2)小科用已经调节好平衡的天平测量木块的质量,部分操作过程如图乙所示,使用了10克砝码1个,5克砝码1个,图乙中还有一个错误,这个错误是 ,则木块的实际质量应为 g。
(3)使用托盘天平测量物体质量的时候,可能造成测量结果偏大的是 。
A.调节天平平衡时,指针偏向分度盘中央刻度线左侧就停止移动平衡螺母
B.使用生锈的砝码(质量比标准质量大)
C.测量时,指针偏向分度盘中央刻度线的右侧就开始读数
D.使用已磨损的砝码
9. (2025春•鄞州区期末)小科进行液体质量和体积测量的实验。
(1)已知药液和药瓶的总质量为60g,将药液倒一部分在量筒中,如图甲所示,再将药瓶放在天平上称剩余的质量,天平平衡时如图乙所示,量筒中药液的体积是 mL,量筒中药液的质量是 g。
(2)小科在整理器材时发现天平左盘上粘有一小块橡皮泥,便和小思一起进行误差分析。小科认为:若橡皮泥是在天平调平前粘上去的,量筒中药液的质量测量结果 (填“变大”“变小”或“不变”,下同);小思补充:若橡皮泥是在天平调平后粘上去的,会导致量筒中药液的质量 。
(3)小宁还想用天平测出100g的药液备用,他准备了一个干燥的烧杯,并已将天平调平。以下操作中,能准确得到100g药液的是 。
A.先将烧杯放在左盘,测出空烧杯的质量,接着在右盘中加1个100g的砝码,向烧杯内加药液至天平平衡
B.先在右盘添加1个100g砝码,将烧杯放在左盘,向烧杯内加药液至天平平衡
C.先将烧杯放在左盘并添加药液,再向右盘添加砝码,调节天平平衡
题型四.密度及其特性
10. (2025•浙江模拟)我国自行研制的C919大型喷气客机的机身和机翼采用了“极轻”的碳纤维材料;医生手术用的手术刀非常“轻薄”。前后二个“轻”分别指的是( )
A.密度小 质量小 B.质量小 密度小
C.质量小 质量小 D.密度小 密度小
11. (2023•湖州模拟)关于密度的说法中,正确的是( )
A.不同物质密度一定不同
B.物质种类不变,其密度一定不改变
C.体积相同的不同种物质,质量大的密度大
D.密度与物质质量或正比,与体积成反比
题型五.密度的测量
12. (2025•浙江模拟)如图所示为项目化学习小组制作的液体密度计的示意图。使用时,只需将标准金属块浸没在液体中,即可读出液体的密度。
(1)【确定零刻度线】零刻度线即不受浮力作用时(忽略空气浮力)指针的位置,因此, N的位置即为零刻度线位置;
(2)【标定其他刻度线】使用时,当液体密度为 时,弹簧秤示数为零(即指针位于原0N的位置),此即为量程。再在两条刻度线之间等分划线即可标定其他刻度值;
(3)【误差分析】某次测量时,学习小组同学发现所测得的液体密度不准确,其可能的原因有( )(填字母);
A.金属块体积不标准
B.金属块未完全浸没
C.金属块与烧杯底部接触
D.部分液体溢出烧杯
(4)【装置改进】若将标准金属块更换为体积更大的金属块(480g,80cm3),分析密度计的精确度如何变化,并说明理由。 。
13. (2025•杭州模拟)如图所示为“顶针”,是民间常用的缝纫用品,一般为铁质或铜制,套在手指上,能顶着针尾,手指发力来穿透衣物。小云发现妈妈的缝纫盒里也有一个顶针,刚学完密度知识的小云设计了两个不同的方案鉴定顶针的材料,查阅完资料得知ρ铜=8.9×103kg/m3、ρ铁=7.8×103kg/m3。
方案一:利用天平和量筒测量。实验操作如下:
①小云将顶针放在调节好的天平左盘,天平重新平衡时,砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示。
②再将顶针放入倾斜的装满水的烧杯中,如图乙所示,用量筒测出小烧杯中溢出的水的体积,如图丙所示。(顶针大于量筒口)
方案二:利用电子秤测量。实验操作如下:
①给烧杯中装入适量水,按电子秤清零键,如图a。
②用细线悬挂顶针,慢慢放入烧杯的水中,不接触烧杯底部,如图b,此时电子秤的示数为m1。
③慢慢松开细线,使顶针沉底,如图c,此时电子秤的示数为m2。
(1)用顶针套在手指上推针的目的是通过 减小对手指的压强。
(2)方案一中测量的顶针的质量为 。方案二中测出顶针的密度ρ= (用已知量和测量量表示,水的密度为ρ水)
(3)你认为 (选填“方案一”或“方案二”)的测量方法更精确,理由是: 。
14. (2025•义乌市一模)小科进行测量大米密度的科学实验。
(1)小科想用托盘天平称取5g大米(如图甲),称量过程中发现天平指针偏向右边,接下来小科应如何操作? 。
(2)按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积比真实值 (“大”或“小”),其原因是 。
(3)由于大米吸水膨胀,小科想用排空气法来测量大米的体积。他设想将大米与空气密封在一个注射器内,只要测出注射器内空气和大米的总体积及空气的体积,其差值就是大米的体积。但如何测出空气的体积呢?小科查阅资料得知,温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值。于是进行了如下实验:称取5g大米并装入注射器内(如图丙),从注射器的刻度上读出大米和空气的总体积,通过压强传感器(气压计)测出此时注射器内空气压强为p;而后将注射器内的空气缓慢压缩,当空气压强增大为2p时,再读出此时的总体积(压缩过程中大米的体积、空气的温度均不变)。整理相关数据记录如表:
注射器内空气压强
注射器内空气和大米的总体积
压缩前
p
23mL
压缩后
2p
13mL
由实验测得大米的密度为 g/cm3。(计算结果精确到0.01)
15. (2024•温州一模)为了测量鹅卵石的密度,小明进行了如下实验:
①将一个塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中,溢水杯的出水口处放置一个圆柱形容器,如图甲。
②将鹅卵石置于塑料杯中,稳定后测出溢出至圆柱形容器内水的深度为h1=10厘米,如图乙。
③将鹅卵石从杯中取出并投入到溢水杯中,将容器中的水缓慢倒入溢水杯直至刚好盛满,并测出圆柱形容器中剩余水的深度h2=7.5厘米,如图丙。
(1)鹅卵石的密度ρ石= 。(取小数点后一位)
(2)为了提高鹅卵石密度的测量精确度,以下方法中可行的有 (可多选)。
A.更换容积更小的溢水杯
B.更换横截面积更小的圆柱形容器
C.更换质量更大的塑料杯
D.用密度更小的液体替换水
E.选择质量更大的鹅卵石
(3)小明将该方法用来测量液体密度,并将密度值直接标记在圆柱形容器壁上。具体做法:如图丁,在塑料杯上标记规定体积V0的刻度线,将塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中,将不同密度的液体依次注入塑料杯中至V0的刻度线处,在容器内溢出的水面位置标记不同的密度值。试分析容器壁密度值刻度是否均匀并简要说明理由: 。
16. (2024•瑞安市模拟)小科在某次科学考察中,发现很多落叶漂浮在水面上,为了测量该批落叶的密度,他从水面上选取了40片形状和大小都非常相似的同种A叶片,晾干后分成两组进行如下实验:
①将一组20片叶片竖直叠放一起,投入装满水的溢水杯中,测得溢出水的体积为7.5毫升。
②将另一组20片叶片竖直叠放在一起,投入到装满水的溢水杯中,用大头针将叶片全部压入水中,测得溢出水的体积为10毫升。
(1)小科选取40片落叶的目的是 。
(2)根据测得的数据,计算该批落叶的密度(写出计算过程)。
(3)小科根据测得的数据,在图上描出一个对应的点A,接着他又换用体积更大的B叶片重复上述实验,测得B叶片的密度比A略小,图中B1、B2、B3、B4中可以表示B叶片密度的是 。
17. (2023•鹿城区校级二模)健康的人体血液密度维持在1.05g/cm3左右。医院常用不同密度的硫酸铜溶液检测血液密度:将一滴血液滴入到已知密度的硫酸铜溶液中(如图所示),当血液悬浮时,即可确定血液的密度。
(1)硫酸铜能与血液中的蛋白质发生反应,人们利用这种性质用于杀菌。这体现了“性质决定用途”。请再举出一种体现该特点的实例 。
(2)项目小组按照如下流程设计一支测量硫酸铜溶液密度的密度计。
【项目需求】①刻度均匀;②精确度较高
【项目原理】阿基米德原理:F水=G甲=ρAgV甲 漂浮状态:Fn=G甲
【项目设计】
步骤一:选择材料、优化组合
液体
密度
酒精
0.8g/cm3
清水
1g/cm3
盐水
1.1g/cm3
将塑料管漂浮在烧杯中的辅助液面上,如图甲。为了实现项目需求,塑料管应选择图乙中的 塑料管,辅助液应选择表中的 。
步骤二:标定标准刻度、刻定目标刻度
将表中提供的液体作为标准样品,加入塑料管内,利用记号笔,标定标准刻度;再利用标准刻度刻定的刻度线。写出具体步骤。 。
18. (2023•浦江县二模)科学兴趣小组在进行“测量某液体的密度”实验中,仅用弹簧测力计与合金块就能完成该实验。图A、B、C、D、E分别为实验情景。
(1)当合金块全部浸入水中后,与浸入前相比,水对容器底部的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)通过A、E两次实验,可知物体浸没在某液体中所受浮力大小是 N。
(3)在实验中小明发现D实验的示数小于C实验中的示数,请解释D中数据偏小的原因 。
(4)通过实验数据可以得出该液体的密度为 kg/m3。
19. (2023•鹿城区校级二模)“停课不停学”期间,小明在“云课堂”中学习了密度计的相关知识后,想用家中可用器材(如图所示),测出一枚新鲜鸡蛋的密度。已知水的密度为ρ水,请你帮他设计一个测量鸡蛋密度的实验方案。要求:
(1)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量;
(2)写出鸡蛋密度的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
20. (2023•温州校级三模)小明想利用实验室的器材测量大米的密度。首先需要解决如何测量大米体积的问题,小明思考:能否用排空气法测量大米体积呢?他设想将大米和空气密封在一个注射器内,如图所示,只要测出注射器内空气和大米的总体积以及空气的体积,其差值即为大米的体积。但如何测量空气的体积呢?他查阅资料得知:温度不变时,一定质量的气体体积与其压强的乘积是定值。
(1)如果将大米放入注射器中测体积,会导致测得的大米密度偏 。
(2)实验器材有注射器、电子天平、数显气压计及大米。请你帮助小明写出实验步骤完成测量(测量的各量用字母表示)。
题型六.密度的计算
21. (2024•温州二模)在“桔子的沉与浮”的实验中,小科发现剥皮的桔子会沉底,不剥皮的桔子会漂浮在水面(如图1)。
(1)请分析比较图1中两桔子的浮力大小FA FB(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)他查阅资料可知桔子上浮一部分原因是由于桔子皮表面有许多气孔,内部充满空气。请结合该实验原理,设计让图2中沉在水底的鸡蛋浮起来的方法 。
(3)小科做完实验后,忘记整理器材,一段时间后,你认为图1中的A、B桔子,哪个更容易腐烂,并说明理由。 。
题型七.密度计
22. (2025•嘉兴二模)某环保项目学习小组发现社区河道水体密度异常,想要自制密度计检测水体的污染程度。已知清水密度为1.0g/cm3,1<ρ<1.05g/cm3为轻度污染水,ρ>1.05g/cm3为重度污染水。实验器材:塑料吸管、橡皮泥、烧杯、刻度尺等。
实验步骤:
①在吸管的一端底部粘上适量橡皮泥,制成简易密度计。
②把简易密度计放入盛水的烧杯中,静止后测出浸入水中的塑料吸管的长度h1(如图所示)。
③ ,静止后测出浸入液体的吸管长度h2。
请将上面实验步骤补充完整并回答下列问题:
(1)请将实验步骤③补充完整 。
(2)吸管一端粘上适量的橡皮泥,目的是为了 。
(3)被测污水的密度表达式:ρ污水= (用ρ水、h1、h2表示,不计橡皮泥体积);若测得h1=10cm,h2=9.6cm,则所测污水属于 。(选填“轻度污水”或“重度污水”)
23. (2024•平湖市模拟)科学兴趣小组同学开展制作“液体密度计”的项目化活动,活动过程如下:
【明确问题】经小组讨论后,确定制作的密度计不仅能测出液体的密度,还需考虑精确度和外形美观度,于是,制定下面的评价量表:
评价维度
5分
3分
1分
刻度
标注正确,清晰美观
标注正确,较清晰美观
标注错误
精确度
≤0.05g/cm3
0.05﹣0.1g/cm3
>0.1g/cm3
【方案设计】经小组讨论后,依据评价标准,设计如下方案:
①将弹簧秤调零,首先测出空塑料杯受到的重力为G1,并在弹簧测力计刻度盘的右侧位置标注刻度0。
②在杯中装满水,用弹簧测力测出其受到的重力为G2,并在指针所指位置右侧标注刻度1。
③在杯中装满待测液体,挂在弹簧测力计上,此时指针所指刻度即为液体的密度ρ液。
【实践操作】根据上述方案,同学们用弹簧测力计和塑料杯,制作出液体密度计,并测出空塑料杯的G1为0.4牛,装满水后的G2为3.4牛,在刻度盘的相应位置标注上刻度(如图)。
【成果展示】测试其精确度,操作如下:
先在空杯中装满密度为0.8g/cm3的酒精,再用该密度计测量,若此时指针指示的重力为2.5牛,请你结合图片,通过计算,参照评价量表中的要求,给该密度计评一个合理的分值。 。
【迭代改进】为了增加该液体密度计的精度,请你提出一条建议: 。
题型八.密度的大小比较
24. (2024•乐清市模拟)如图为4组比较实心物体密度的方法,各组间的物体都不相同,其中能确定甲物体密度一定比乙物体密度小的是( )
A.放置在调平的天平上 B.挂在相同弹簧上
C.用相同磁铁吸引 D.放入水中
25. (2024•宁波模拟)如图所示为一杯食盐溶液,a、b、c为烧杯中的三个点,其中a、b为同一深度,则这三个点的液体密度大小情况是( )
A.ρa=ρb<ρc B.ρa=ρb>ρc C.ρa=ρb=ρc D.ρa>ρb>ρc
题型九.密度与生活
26. (2024•温州一模)如图,一杯柠檬水中的两片柠檬片处于水中不同位置,这是因为二者的( )
A.质量不同 B.体积不同 C.密度不同 D.比热不同
1. (2023•钱塘区校级四模)测量是一个把待测的量与公认的标准进行比较的过程。下列实验过程中没有用到这一科学原理的是( )
A.用天平测出某物体的质量
B.用弹簧测力计测出某物体的重力
C.用光学显微镜观察小鱼尾鳍内的血液流动
D.用pH试纸测出某溶液的pH
2. (2023•上虞区一模)图中测量仪器的使用,操作正确的是( )
A.图甲:用刻度尺测量木块的长度
B.图乙:用天平测量液体的质量
C.图丙:用弹簧测力计测量物体的重力
D.图丁:用温度计测量液体的温度
3. (2023•淳安县一模)小金为了测量空气的密度,查阅资料得知:气体的密度与压强有关,因此设计了如下实验。
①如图甲,将一打足气的足球,放入装满水的溢水杯中,测得溢出水的体积为426毫升。
②如图乙,将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中,用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒,同时调整量筒的位置,当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时,停止排气。重复该操作,共排气10次。
③如图丙,拔除气针和乳胶管,把排气后的足球放入装满水的溢水杯中,测得溢出水的体积为420毫升。
(1)图甲溢水杯底部所受水的压强 图丙溢水杯底部所受水的压强。(选填“大于”“等于”或“小于”)
(2)图乙中,量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气,其目的是 。
(3)根据测得的数据,计算空气的密度为 。
4. (2023•龙湾区二模)小龙看到课本中有一种测量血液密度的方法:在不同密度的硫酸铜溶液中滴入一滴血液,若观察到血滴悬浮,即能判断出该血液的密度(如图甲)。于是,他想以此为原理,利用以下材料设计一款“球式密度计”,用于测量不同液体的密度,
【材料工具】若干体积为10厘米′的空心小球(如图乙)、细绳、带刻度的注射器、三种不同密度的填充液体A、B、C(如表)。(带阀门小球的自身质量和厚度及细绳的质量和体积均忽略不计)
填充液体
A
B
C
密度(克/厘米3)
1.0
1.5
2.5
【评价标准】
评价标准
达标
待改进
指标一
测量范围
可粗略测量出密度为1~2克/厘米3的液体密度
可粗略测量出密度为1~2克/厘米3的液体密度
指标二
精确程度
可反映0.2克/厘米3的密度变化
无法反映0.2克/厘米3的密度变化
(1)教材中利用血液悬浮在硫酸铜中即可测出未知液体密度,该方法的原理是 。
(2)请你利用上述提供的材料并从表中选择合适的填充液体,帮助该组同学设计各指标都达标
的“球式密度计”,并说明使用方法。(可辅以图片说明)。 。
5. (2023•上城区二模)小金爬山时捡回来一块小岩石,他想知道这块小岩石的密度,就利用托盘天平和量筒进行测量。
(1)下列是小金在测量过程中的操作,其中操作错误的是 。
A.调节天平B.加减砝码
C.向量筒中加水D.读数
(2)纠正错误后继续实验,盘中所加砝码和游码位置如图甲所示,在量筒内装有一定量的水,放入小岩石前、后的情况如图乙所示,根据上述实验结果,计算岩石的密度为 g/cm3。
(3)若小金先测量岩石的体积,从量筒中取出后直接测量质量,最后得到的密度将 (选填“偏大”或“偏小”)并解释原因: 。
6. (2023•宁波模拟)小宁用电子密度计测量盐水的密度。电子密度计主要由玻璃砝码、挂钩、测量支架等组成。测质量时,示数由测量支架所受的拉力大小决定。
步骤1:如图(a)中显示的20.00g表明是质量为20.00g的砝码对支架产生的拉力。
步骤2:如图(b)所示,将玻璃砝码浸没在纯净水中,示数变小,此时测量支架所受拉力相当于11.00g的物体所产生的拉力,按下“密度”键后,电子密度计能依据阿基米德原理换算出纯净水的密度为0.99g/cm3,如图(c)所示。
步骤3:提起玻璃砝码并擦干,再浸没在待测盐水溶液中,示数变为9.00g,如图(d)所示。
(1)玻璃砝码在步骤2所受的浮力F1 步骤3中所受的浮力F2(填“大于”“小于”或“等于”)
(2)通过实验测得,该盐水的密度最接近于 g/cm3。
7. (2025•余姚市模拟)某同学采用如图方法测一石块密度,先用测力计测得石块的重力,如图1所示:再将石块浸没在水中,如图2所示。则:
(1)图1中弹簧测力计的读数为 牛。
(2)该实验测得石块的密度为 千克/米3。
8. (2024•宁波模拟)受《天工开物》中桔槔汲水(图甲)的启发,兴趣小组同学自制了“杠杆密度计”。
(1)小明制作了液体密度计(图乙)。他将一轻质细硬杆用细绳固定在O点,并悬挂起来,使之在水平方向平衡。将一重物固定在A点,在不计质量的瓶子中装满水并移到B点时,杠杆平衡。在B点处标出1克/厘米3。
①在瓶中装满酒精,重复以上操作,在杆上标出悬挂点C,计为0.8克/厘米3,C点在B点的 。(选填“左侧”或“右侧”)
②小明想要增大密度计的精确度,他可以采取的措施是 。(写出一点)
(2)小红发现体积较大的石块无法利用量筒和天平测量密度,她制作了一个固体密度计(图丙),测量步骤如下:
①将细杆在O点固定并悬挂起来,使它在水平位置保持平衡。确定D点和E点,测量OD长20厘米,OE长40厘米。
②把大石块悬挂在D点,在E点用弹簧测力计竖直向下拉,读出其示数F为7牛。
③把大石块浸没在水中,弹簧测力计示数F2为4.5牛。
请根据小红的测量数据,计算大石块的密度。
9. (2023•拱墅区二模)小明在家利用水槽、电子秤、细针(体积忽略不计)等工具测量一正方体木块(表面经处理不吸水)的密度。(ρ水=1.0×103kg/m3)
具体步骤如下:
①水盆装适量水,用电子秤称其质量,电子秤示数如图甲所示;
②用细针将木块缓缓压入水中使其完全浸没(水未溢出),电子秤示数如图乙所示;
③让木块自由漂浮在水面,电子秤示数如图丙所示。
(1)在步骤②的过程中,当木块刚好浸没时,其下表面受到的压力大小为 N。
(2)完成步骤②后,在步骤③中发现木头露出水面的部分,其表面会带有水,这会使得测定结果与真实值相比 (选填“偏大”、“相等”或“偏小”)。
(3)根据以上测量数据,求木块的密度。
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第2讲 物质的质量与密度
物质的质量和密度是浙江科学中考的核心基础考点,考查形式稳定且常与实验操作、生活场景紧密结合,偶尔涉及综合计算
【考点1 长度、体积、温度的测量】
【考点剖析】
一、长度的测量
1、长度的单位
要测量物体的长度,首先要规定长度的标准——长度单位。
(1) 基本单位:米,符号是:m。
(2)常用单位:千米(km)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)和纳米(nm)。
(3)单位换算:
①1km=1×103m=1×106mm=1×109μm=1×1012nm
②1m=10dm=100cm=1000mm
③换算过程:数不变,单位换。如6m=6×100cm=600cm
2、测量长度的工具
我们常使用刻度尺来测量物体的长度,如卷尺、三角尺、直尺都是生活中常见的刻度尺。
3、刻度尺的使用方法
(1)认识刻度尺(会认):使用任何一种测量工具时,首先要了解它的量程和分度值。
①量程:测量范围。
②分度值(最小刻度值):相邻刻度线之间的长度,决定了测量精确度。
(2)选择刻度尺(会选)
测量时应先根据实际情况确定需要达到的程度,选择量程和最小刻度合适的刻度尺。
(3)摆放刻度尺(会放)
①刻度尺的某一刻度线与被测物的一端对齐。
②有刻度的一边要紧贴被测物体。
特别提醒:零刻度线磨损的刻度尺应该选择某一数值刻度线对齐;厚刻度尺应与被测物体垂直放置。
(4)刻度尺读数(会读)
①读数时,视线正对刻度线,与刻度尺尺面垂直。
②读数时,要数清大格和小格的数目,读出准确值,并估读到分度值的下一位。
(5)记录数据(会记):结果=准确值+估读值+单位
4、误差和错误的区别
含义
特点
误差
在正确操作的前提下,测量值与真实值之间的差异
不可避免,只能减小
错误
由于不遵守使用规则,或读取、记录结果时粗心造成的
可以避免
(1)减小误差的方法:①多次测量取平均值②使用更精密的测量工具
(2)有的长度测量会多次测量取平均值。首先要去除错误的测量值,再取剩余测量值的平均值。平均值保留的位数应与测量值的位数相同,如果除不尽则要四舍五入处理。
(4)形变刻度尺与测量误差
尺子的变化
测量结果
例子
变长
偏小
夏天的钢制刻度尺、拉紧的皮尺
变短
偏大
冬天的钢制刻度尺、未拉紧的皮尺
5、测量长度的特殊方法
(1)生活中粗略的方法:比如用自己的指距估测课桌的长度和用自己的步长估测教室的长度。
(2)累积法
测量步骤
图示
计算公式
注意事项
测铁丝直径
①将铜丝紧密缠绕在铅笔上
②用刻度尺测出绕圈部分的总长度L
③数出铜丝缠绕的圈数n
④计算铜丝的直径=L/n
若多数了两匝,结果偏小;
若每匝之间有空隙,结果偏大
测纸张厚度
①去除封面,压平
②测出整本书的厚度L
③数清对应的张数n
④计算一张纸的厚度=L/n
如果在步骤③中数的是页数N,则纸的厚度=2L/N
(3)组合法
二、体积的测量
1、体积的定义
体积是物体占有空间的大小,符号V。
2、体积的单位
(1)固体体积
①常用单位是立方米(m3)。
②较小的体积单位是立方厘米(cm3)。
(2)液体体积:还可以用升(L)和毫升(mL)。
(3)单位换算
①1m3=1×103dm3=1×106cm3
②1L=1000mL
③1L=1dm3 1mL=1cm3 1m3=1000L
3、测量体积的工具——量筒和量杯
量筒
量杯
不同点
刻度均匀
上密下疏
相同点
都没有零刻度线
4、量筒的使用方法
①会选:使用前选择量程和最小刻度合适的量筒。
②会放:量筒放在水平桌面上。
③会读:视线与凹液面最低处相平。
④会记:记录结果要带单位。
5、误差分析
读数时仰视
读数时俯视
图示
结果
偏小:测量值小于真实值
偏大:测量值大于真实值
6、测量形状不规则物体的体积
(1)排水法测量小石块的体积
①用烧杯将适量的水倒入量筒,读出水的体积V1。(适量:能浸没石块且不超过量筒的量程)
②将小石块用细线拴住,缓缓放入量筒内的水中。
③当石块被水完全浸没时,读出水面的刻度值V2。(测得的V2是石块和水的总体积)
④计算小石块体积:V石=V2-V1。
特别提醒:如果①③步骤反了,计算出来的石块体积偏大,因为石块会带走一部分水。
塑料盒
(2)助沉法测量塑料盒的体积
①计算塑料盒的体积:V=V4-V3
②多余的步骤是第二步和第三步。
三、温度的测量
1、温度的概念
温度是物体的冷热程度,符号T。
2、温度的单位
(1)常用的温度单位是摄氏度,符号℃。
(2)摄氏温度的规定
在标准大气压下,把冰水混合物的温度定为0℃,水沸腾时的温度定为100℃,0℃和100℃之间分为100 等份,每等份表示1℃。
3、测量温度的仪器——温度计
(1)结构
(2)种类
液体温度计的种类很多,它们各自都有不同的用途。
(3) 工作原理
常用的温度计是利用水银、酒精等液体热胀冷缩的性质制成的。
(4)使用方法——以测量水的温度为例
①会选:估计水的温度,选择量程和分度值合适的温度计。
②会放:让玻璃泡全部浸没在水中。(温度计的玻璃泡不能碰到烧杯的内壁和底部)
③会看:等液柱稳定后读数。(视线与液面相平,不能拿出来读数)
④会记:不估读,记录结果要带单位,零度以下应读作“零下多少摄氏度”。
4、体温计与常用温度计的对比
温度计
体温计
用途
测量物体温度
测量人的体温
测量范围
零下n度~1000C左右,范围大
35.00C~42.00C
准确程度
10C
0.10C
结构特点
①管径相对较粗
②没有缩口
①玻璃泡大、玻璃管细;
②玻璃泡与玻璃管之间有一段特别细的弯曲的玻璃管——缩口
使用方法
不能离开物体读数,温度降低时,管内液体自动退回玻璃泡
能离开人体读数,温度降低不能自动退回玻璃泡,要用力甩几下
图示
5、气体温度计
(1)工作原理:气体的热胀冷缩。
(2)两种自制气体温度计
图示
温度上升
温度下降
气体膨胀,液柱向左移动
气体收缩,液柱向右移动
气体膨胀,液柱向下移动
气体收缩,液柱向上移动
例1、(2025•浙江模拟)以下为某校学生进行“温度计发展史”的项目化学习的部分片段,通过查阅资料整理了温度计发展史。请完成下列问题:
(1)上述三种温度计都是利用了物质的 制成的。如上图的气体温度计,当环境温度降低时,管中水柱液面将 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
(2)在相同的受热条件下,将两个形状、厚度相同的铜片和铁片焊在一起就可制成上图中的固体温度计。已知铜的膨胀程度比铁大,当温度升高时,指针会偏向 侧(选填“A”或“B”)。
(3)如图甲是小黄制作的一个简易液体温度计。使用时发现该温度计管中液柱移动不明显,导致示数不够精确,对此请你提出一条改进建议 。
【解答】解:(1)上述三种温度计都是利用了物质的热胀冷缩制成的。如上图的气体温度计,当环境温度降低时,管内空气收缩,压强减小,管中水柱液面将上升。
(2)在相同的受热条件下,将两个形状、厚度相同的铜片和铁片焊在一起就可制成上图中的固体温度计。已知铜的膨胀程度比铁大,当温度升高时,指针会偏向B侧,即铜的形变比铁大。
(3)如图甲是小黄制作的一个简易液体温度计。使用时发现该温度计管中液柱移动不明显,导致示数不够精确,对此提出一条改进建议换用细管,因为同体积下,横截面积越小,高度越高越明显。
故答案为:(1)热胀冷缩;上升;(2)B;(3)换用细管。
【考点2 质量与密度】
【考点剖析】
一、质量及其测量
质量概念:质量表示物体含有物质的多少。质量是物体的属性,它不随物体的位置、形状、温度和状态等的改变而改变。
质量的单位:常用单位是千克(kg),比它小的单位有克(g)和毫克(mg)。
质量的测量:实验室常用托盘天平测量物体质量。
天平的使用
1.天平的调节:依照“游码归零”和平衡螺母“左偏右调,右偏左调”的原则调节平衡。
2.质量的测量:
调平:把天平放在水平面上,把游码移到横梁标尺左端的“0”刻度线处,再调节横梁两端的平衡螺母,使天平平衡。
称量:被测物体放左盘,砝码放右盘,放在天平上的物体质量不能超过天平的称量。用镊子向右盘由大到小逐个加减砝码再调节游码,直到天平重新平衡。读数时要把砝码质量和游码所示质量相加(m物=m砝+m游示)。
二、密度及其测量
1.单位体积的某种物质的质量,叫做这种物质的密度。
2.密度是物质的一种特性,与质量的多少、体积的大小无关,但当温度、状态等发生改变时,物质的密度也将发生改变。同种状态下,同种物质的密度相等,可以根据密度来鉴别物质,并可用于计算物质的质量或体积。
注:一个容积不变的容器内,气体的密度会随质量的变化而变化。
3.密度公式p= (p表示密度,m表示质量,V表示体积)。
4.密度的单位有:Kg/m3或千克/米3,1克/厘米3=1000 千克/米3。
(1)利用公式ρ=m/V 计算某种物质的密度或鉴别物质。
(2)利用公式m=ρV计算体积为V的某种物质的质量。
(3)利用公式V=m/ρ计算质量为m的某种物质的体积。
5.密度知识的应用
三、应用密度进行计算
(1)质量、体积和密度应对应同一个物体;
(2)各物理量的单位一定要统一,一般有两种统一方法:①质量单位用kg,体积单位用m3,密度单位为kg/m3;②质量单位用g,体积单位用cm3,密度单位为g/cm3。
(3)ρ=,其中ρ、m、V三者中已知两个量可求第三个量。
①根据ρ=,利用密度可以鉴别物体是由哪种物质组成的。每种物质都有一定的密度,不同的物质密度一般不同。
②由ρ=得m=ρV,可求物体的质量。对于较大的物体,其质量不能用测量工具直接测量,可设法测出体积,查出该物质的密度再计算。
③由ρ=得V=,可求体积。对某些形状不规则的物体,它的体积不易直接测量,可设法测出它的质量,查出该物质的密度再计算。
④两物体等质量混合
⑤两物体等体积混合
例2、(2025•萧山区二模)小嘉用一架实验室的旧天平测量一枚鸡蛋的质量。
(1)小嘉将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺“0”刻度线,发现指针在分度盘前左右摆动,如图甲所示。小嘉接下来的操作应是 。
(2)小嘉发现无论怎样操作,天平指针总略偏向分度盘左侧。于是,他在天平右盘中放入几粒米,调节天平平衡后再进行测量。放入鸡蛋,调节天平再次平衡时,砝码和游码如图乙所示。此时,测出的鸡蛋质量为 g。
(3)用此方法测出的鸡蛋质量 (选填“偏小”、“准确”或“偏大”)。
【解答】解:(1)根据图甲可知,指针偏左,所以平衡螺母向右调节,使横梁平衡。
(2)(3)无论怎样调节平衡螺母,指针总略偏向分度盘左侧,于是在天平的右盘中放入几粒米后重新调节平衡并进行了测量,即此时这几粒米相当于和天平的右盘是一个整体,此时天平横梁平衡,用此天平测量物体依然准确;所以,在随后的测量中,只要天平能重新平衡,左盘所放物体的质量仍然等于右盘中砝码总质量与游码示数之和,即鸡蛋的质量m=50g+1.0g=51.0g。
故答案为:(1)将平衡螺母向右调节使横梁平衡;(2)51;(3)准确。
例3、(2025春•镇海区校级期末)实验室有一架天平,其标尺的最大刻度为10g,一位同学使用这架天平称取23g食盐,但操作过程中错将20g的砝码放在了天平左盘的位置,并将游码调到标尺3g的位置,然而在加食盐的过程中,他突然发现自己的错误,但此时食盐和砝码的位置已不能调换,请给他一个的建议,使他继续实验,并准确量出食盐的质量( )
A.将游码移到标尺6g的位置后继续添加食盐至天平平衡
B.将游码移到标尺9g的位置后继续添加食盐至天平平衡
C.在左盘中再加一个10g的砝码,并将游码移到标尺6g的位置后继续添加食盐至天平平衡
D.在左盘中再加一个10g的砝码,并将游码移到标尺7g的位置后继续添加食盐至天平平衡
【解答】解:根据天平的称量原理:m左=m右+m游码,
故A中,将游码移到标尺6g的位置后继续添加食盐至天平平衡,相当于右盘中食盐的质量是m=20g﹣6g=14g,故不正确;
B中,游码移到标尺9g的位置后继续添加食盐至天平平衡,相当于右盘中食盐的质量是m=20g﹣9g=11g,故不正确;
C中,左盘中再加一个10g的砝码,并将游码移到标尺6g的位置后继续添加食盐至天平平衡,相当于右盘中食盐的质量是m=30g﹣6g=24g,故不正确;
D中,左盘中再加一个10g的砝码,并将游码移到标尺7g的位置后继续添加食盐至天平平衡,相当于右盘中食盐的质量是m=30g﹣7g=23g,故正确;
故选:D。
例4、(2024•定海区三模)不同材料组成的a、b、c三个实心物体,它们的体积与质量的关系如图,由图可知下列说法正确的是( )
A.三者的密度关系ρa>ρb>ρc
B.a的密度是b的两倍
C.若将b的质量减半,它的密度变为0.5×103kg/m3
D.若将c的体积增大到4×103m3,它的密度不变
【解答】解:由图象可知,横轴是质量,纵轴是体积。
AB、由图象可知,当Va=Vb=Vc=2×10﹣3m3时,ma=1kg,mb=2kg,mc=4kg,则a、b、c的密度分别为:
ρa0.5×103kg/m3,
ρb1×103kg/m3,
ρc2×103kg/m3,
所以三者的密度关系ρa<ρb<ρc,
a物质的密度是b物质密度的,故AB错;
CD、因为密度是物质本身的一种特性,其大小与质量、体积大小无关,所以将b的质量减半,b的密度不变,还是1×103kg/m3;
将c的体积增大到4×103m3,它的密度不变,还是2×103kg/m3,故C错误、D正确。
故选:D。
【考点3 测量物体的密度】
【考点剖析】
一、“差量法”测液体的密度
实验原理
实验设计
用天平测量液体的质量,用量筒测量出液体的体积,用公式计算出液体的密度
实验器材
天平、量筒、烧杯、待测液体
实验步骤
(1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡;
(2)将适量的液体倒入烧杯中,用天平测出液体和烧杯的总质量m1;
(3)将烧杯中的液体倒入量筒中一部分,读出量筒中液体的体积V;
(4)用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2(如图丙所示);
(5)待测液体的密度为
不同实验方案的误差分析
(1)若先测出空烧杯的质量m1,再测出液体和烧杯的总质量m2,然后将烧杯的液体全部倒入量筒中测出体积V,计算出液体的密度,则在这个方案中,将烧杯中的液体倒入量筒内时,总有部分液体附着在烧杯内壁上无法倒出,使测出的液体的体积偏小,从而使计算出的液体的密度偏大。
(2)若先用量筒测出液体的体积V,再用调节好的天平测出空烧杯的质量m1,然后将将量筒内的液体全部倒入烧杯中,测出烧杯和液体的总质量m2,计算出液体的密度,则在这个方案中,将量筒中的液体倒入烧杯中时,总有部分液体附着在量筒内壁上无法倒出,使测出的液体和烧杯的总质量m2偏小,即测出的液体的质量偏小,从而使计算出的液体的密度偏小。
二、测量固体的密度
实验原理
实验设计
用天平测量固体的质量,用排水法测出固体的体积(不溶于水的固体),用公式计算出液体的密度
实验器材
天平、量筒、细线、待测固体、水
实验步骤
(1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡;
(2)用天平测出固体的质量m(如图甲所示);
(3)在量筒中倒入适量的水,读出水的体积V1(如图乙所示);
(4)将待测固体用细线拴住浸没在量筒内的水中,读出固体和水的总体积V2(如图丙所示);
(5)待测固体的密度为。
误差分析
(1)细线体积对测量结果的影响:实验中测量出的总体积V2不仅包含固体和水的体积,还包含浸在水中细线的体积,所以测量的结果会略微偏大,计算出的密度会略偏小。
(2)若实验中先用排水法测量固体体积,再将固体放在天平上测量其质量,则因为固体上带有水,会使质量的测量结果偏大,致使计算出的密度值偏大。
三、特殊方法测密度
(1)有天平无砝码测石块的密度
实验器材
量筒、烧杯2个、天平、细线、石块、水、滴管
实验步骤
(1)将两个相同的烧杯分别放在调节好的天平的左、右盘上;
(2)在左盘的烧杯中放入石块,在右盘的烧杯中注入一定量的水后,用滴管缓缓增加水的质量,知道天平横梁重新平衡,则左盘中石块的质量等于右盘中水的质量,即m石=m水;
(3)将右盘烧杯中的水倒入量筒中,测出水的体积V水,则水的质量为m水=ρ水V水,所以石块的质量m石=m水=ρ水V水;
(4)把左盘烧杯中的石块用细线系好轻轻放入刚刚已倒入水的量筒中,测出此时石块和水的总体积V1。
表达式
(2)有天平无量筒测量石块的密度
实验器材
天平、水、空瓶、石块
实验步骤
(1)用天平测出石块的质量m1;
(2)瓶中装满水,测出其质量m2;
(3)将石块放入瓶中,溢出一部分水后,测出瓶、石块及剩余水的质量m3。
推导过程及表达式
m排水=m1+m2-m3,,。
(3)有量筒无天平测石块的密度
实验器材
水槽、烧杯、量筒、足够多的水、细线、石块和笔
实验步骤
(1)如图所示,将石块放入烧杯内,然后将烧杯放入盛有水的水槽中,用笔在烧杯上标记出此时水槽内液面的位置;
(2)去除烧杯内的石块,往烧杯里缓慢倒水,直到水槽内的液面达到标记的高度;
(3)将烧杯内的水倒入量筒中,读出水的体积为V1,则石块的质量为V1ρ水;
(4)在量筒内装入适量的水,示数为V2,然后用细线系住石块,将石块浸没在水中,此时的示数为V3,则石块的体积为V3-V2。
推导过程及表达式
例5、(2024•杭州二模)小科用弹簧测力计、烧杯、水、薄塑料袋测量酱油的密度。
(1)把适量的酱油装入塑料袋,排出空气后扎紧口,用弹簧测力计测出重力为3.6N;然后用弹簧测力计提着塑料袋浸没在水中,如图所示,此时酱油所受浮力大小为 N。
(2)已知水的密度为1×103kg/m3,则可算出酱油的密度为 kg/m3。
(3)小科想用上述器材继续测量白酒的密度,但白酒的密度比水小。请帮她想出一个可行的办法并简要说明: 。
【解答】解:(1)(2)由图可知,该测力计的分度值为0.2N,指针在0刻度线下方3格,则弹簧测力计的示数是3×0.2=0.6N;
把装有酱油的塑料袋浸没在水中的时候,忽略塑料袋的体积,酱油的体积等于排开水的体积,即V酱油=V排;
酱油的重力G=mg=ρ酱油gV酱油=3.6N ①
酱油浸没在水中受到的浮力F浮=G﹣F拉=3.6N﹣0.6N=3N=ρ水gV排 ②
1.2;
所以:ρ酱油=1.2ρ水=1.2×103kg/m3;
(3)白酒的密度小于水的密度,所以装白酒的塑料袋无法像装酱油的塑料袋一样浸没在水中。反过来,如果烧杯装白酒,塑料袋装水,则装水的塑料袋可以浸没在白酒中,从而测出白酒的密度。
故答案是:(1)3;(2)1.2×103;(3)烧杯中装白酒,塑料袋中装水,其他实验步骤同上。
例6、(2024•上城区校级二模)明矾石是浙江的主要矿产之一,储量丰富,主要分布在湖州、杭州、宁波、温州等地区。明矾石用于制造钾肥、铝剂、硅酸盐等化工产品。明矾石还可以用作杀虫剂、除草剂、医药等领域的原料。某同学为测量明矾石的密度,进行了如下实验:
(1)将明矾石挂在弹簧测力计下,如图甲所示,测力计的示数为1.4N。
(2)接着利用图乙所示的方法将明矾石浸没在装满水的烧杯中,收集它排出的水,倒入量筒中,如图丙。这块明矾石的体积为50cm3,由此算出明矾石的密度为 kg/m3。
(3)上述测量体积的方法,产生误差的主要原因是 ;会导致最终得到的明矾石的密度值 (填“偏大”或“偏小”)。
(4)小明做该实验时,利用上图中的甲、乙中的数据,根据所学的浮力知识,也计算出了明矾石的密度值。若甲图中弹簧测力计的示数为F1,乙图中弹簧测力计的示数为F2,请你用题中的字母将明矾石的密度推导出来。(水的密度为ρ水)
【解答】解:(1)明矾石重力G=1.4N,
由G=mg得明矾石的质量:
m0.14kg=140g。
(2)由图示量筒可知,明矾的体积(即排出水的体积):V=50mL=50cm3,
明矾石的密度ρ2.8g/cm3=2.8×103kg/m3。
(3)把烧杯中收集水倒入量筒时,水在烧杯壁上有残留,不能完全将水倒入量筒中,使所测明矾的体积偏小,所测密度偏大。
(4)明矾的质量:m;
接着将明矾没入水中,并读出弹簧秤的示数 F2,则明矾石受到的浮力 F浮=F1﹣F2,
根据阿基米德原理 F浮=ρ水gV排 可得,
明矾的体积:,
明矾的密度:。
故答案为:(2)2.8×103;(3)水在烧杯壁上有残留,不能完全将水倒入量筒中,所测体积偏小;偏大;(4)ρ水。
题型一.质量及其特性
1. (2025•浙江模拟)中国科研团队在微型飞行器技术领域取得重大突破。重4.21g、巴掌大小的太阳能动力微型无人机,仅靠两片微型太阳能电池就能驱动,且能够依靠自然光持续飞行。其中,“4.21g”描述的是无人机的( )
A.体积 B.质量 C.密度 D.比热容
【解答】解:生活中我们常用重表示物体的质量,质量的国际标准单位是kg,常有单位有g、t等,故重4.21g描述的是物体的质量,故B正确,A、C、D错误。
故选:B。
2. (2025春•温岭市校级期末)在地面上质量60kg的宇航员,在天宫课堂中,大家看到他在天宫中“飘”来“飘”去。宇航员此时的质量是( )
A.0 B.60kg C.40kg D.80kg
【解答】解:质量是物体的一种属性,不随位置的改变而改变。宇航员在天宫课堂中,位置发生了改变,但质量不变,仍是60kg,故B符合题意,ACD不符合题意,
故选:B。
3. (2025•浙江)我国科学家研制出一款仅4.21g的超轻微型飞行器。“4.21g”指的是该飞行器的( )
A.体积 B.质量 C.长度 D.密度
【解答】解:克(g)是质量的单位,即“4.21g”指的是该飞行器的质量,故B正确。
故选:B。
题型二.天平的使用
4. (2024•鄞州区模拟)规范的操作是实验成功和人身安全的重要保证,下列实验操作正确的是( )
A.称量氯化钠 B.稀释浓硫酸
C.读取液体体积 D.闻气体气味
【解答】解:A、托盘天平的使用要遵循“左物右码”的原则,图中所示操作砝码与药品的位置放反了,图中所示操作错误。
B、稀释浓硫酸时,要把浓硫酸慢慢地沿器壁注入水中,同时用玻璃棒不断搅拌,以使热量及时散失;一定不能把水注入浓硫酸中,以防止酸液飞溅,图中所示操作错误。
C、量取液体读数时,视线与液体的凹液面最低处保持水平,图中视线没有与液体的凹液面最低处保持水平,图中所示操作错误。
D、闻气体的气味时,应用手在瓶口轻轻的扇动,使极少量的气体飘进鼻子中,不能将鼻子凑到集气瓶口去闻气体的气味,图中所示操作正确。
故选:D。
5. (2024•余姚市模拟)为制作叶脉书签,某同学在实验室配制10%的NaOH溶液,部分操作如下,其中正确的是( )
A.取用NaOH B.称量NaOH
C.量取所需的水 D.读取水的体积
【解答】解:A、取用NaOH时,瓶塞应该倒放,防止污染试剂,图示操作错误;
B、使用托盘天平称量腐蚀性试剂应放在玻璃器皿中称量,氢氧化钠具有腐蚀性,应放在玻璃器皿中称量,图示操作错误;
C、倾倒液体时,标签要向着手心,量筒倾斜,瓶口紧挨量筒口,图示操作正确;
D、量取水读数时,量筒必须放平,视线与量筒内的液体的凹液面的最低处保持水平,图中为仰视读数,图示操作错误;
故选:C。
题型三.实验:用天平测量固体和液体的质量
6. (2025春•镇海区校级期末)如图甲为托盘天平的示意图。
(1)请在横线处填上指定部位的名称。
③ ;
⑤ 。
(2)某同学对放在水平桌面上的托盘天平进行调节时,发现指针指在分度盘中央的右侧,这时应将 向 调节。用调节后的天平测某物体的质量,所用砝码和游码的位置如图乙,那么该物体的质量是 g。
(3)用托盘天平测量物体的质量时,下列情况中会造成测量结果比实际质量小的是 。
A.调节横梁平衡时,指针偏向分度盘的右侧就开始测量
B.调节天平平衡时,忘记把游码放在标尺左端的零刻度线处
C.使用已被严重生锈的砝码
D.读游码时以其右端所对刻度为准
【解答】解:(1)根据图甲可知,③为分度盘,⑤为游码;
(2)某同学对放在水平桌面上的托盘天平进行调节时,发现指针指在分度盘中央的右侧,则天平的右盘重,左盘轻,这时应将平衡螺母向左调节;
根据乙图可知,物体的质量:(50g+20g+5g)+3.4g=78.4g。
(3)A.调节横梁平衡时,指针偏向分度盘的右侧就开始测量,则放入物体平衡后,物体的质量=左右托盘质量差+砝码,即砝码的质量偏小,测量结果偏小,故A正确;
B.调节天平平衡时,忘记把游码放在标尺左端的零刻度线处,则游码的质量会偏大,即测量结果偏大,故B错误;
C.使用已被严重生锈的砝码,则砝码的质量偏大,而放入砝码的个数会减少,即测量结果偏小,故C正确;
D.读游码时以其右端所对刻度为准,会导致游码的质量偏大,故D错误。
故选:AC。
故答案为:(1)分度盘;游码;
(2)平衡螺母;左;78.4;
(3)AC。
7. (2025春•莲都区期末)丽水某校开展研究性学习,兴趣小组同学对小溪进行了实地调查研究,他们捡到了一块漂亮的鹅卵石,于是对这块鹅卵石的质量进行了测量。
(1)如图甲所示,小科在调节天平横梁平衡过程中遗漏的步骤是 。
(2)称量时,鹅卵石应放在托盘天平的 盘。
(3)小科的测量结果如图乙所示,小宁认为虽然小科操作中遗漏了一步,但还是可以计算出鹅卵石的质量为 g。
【解答】解:(1)使用天平时,应先把游码移到标尺的零刻度线处,即游码归零,再调节平衡螺母使天平平衡,而小科调节天平横梁平衡的过程中遗漏了游码归零这一步骤;
(2)用天平称量物体质量时,应将物体放在左盘,砝码放在右盘,所以鹅卵石应放在托盘天平的左盘;
(3)调平衡时,标尺读数为1.4g,乙图中标尺读数为3.4g,增加了2g。所以鹅卵石的质量为:100g+50g+20g+5g+2g=177g。
8. 12.(2025春•绍兴期末)如图为实验室称量物体质量的情形。
(1)甲图改正错误后,分度盘的指针如图丙所示,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使天平平衡。
(2)小科用已经调节好平衡的天平测量木块的质量,部分操作过程如图乙所示,使用了10克砝码1个,5克砝码1个,图乙中还有一个错误,这个错误是 ,则木块的实际质量应为 g。
(3)使用托盘天平测量物体质量的时候,可能造成测量结果偏大的是 。
A.调节天平平衡时,指针偏向分度盘中央刻度线左侧就停止移动平衡螺母
B.使用生锈的砝码(质量比标准质量大)
C.测量时,指针偏向分度盘中央刻度线的右侧就开始读数
D.使用已磨损的砝码
【解答】解:(1)如图丙,天平的指针偏向分度盘的右侧,说明天平右侧偏重,此时应将平衡螺母向左调节,使天平水平平衡。
(2)使用天平称量物体时,左盘应放物体,右盘放砝码,而图乙中的一个错误是物体和砝码放反了;此时物体的实际质量:m=10g+5g﹣1.6g=13.4g;
(3)A.调节天平平衡时,指针偏向分度盘中央刻度线左侧就停止移动平衡螺母,此时天平左侧偏重,称量物体时需多加砝码,能使测量结果偏大,故A符合题意;
B.使用生锈的砝码时,砝码质量比标准质量大,称量物体时所加砝码偏少,使测量结果偏小,故B不符合题意;
C.测量时,指针偏向分度盘中央刻度线的右侧就开始读数,此时天平右侧砝码偏重,会使测量结果偏大,故C符合题意;
D.使用已磨损的砝码,砝码质量比标准质量小,称量物体时所加砝码偏多,使测量结果偏大,故D符合题意。
故选:ACD。
故答案为:(1)左;
(2)物体和砝码放反了;13.4;
(3)ACD。
9. (2025春•鄞州区期末)小科进行液体质量和体积测量的实验。
(1)已知药液和药瓶的总质量为60g,将药液倒一部分在量筒中,如图甲所示,再将药瓶放在天平上称剩余的质量,天平平衡时如图乙所示,量筒中药液的体积是 mL,量筒中药液的质量是 g。
(2)小科在整理器材时发现天平左盘上粘有一小块橡皮泥,便和小思一起进行误差分析。小科认为:若橡皮泥是在天平调平前粘上去的,量筒中药液的质量测量结果 (填“变大”“变小”或“不变”,下同);小思补充:若橡皮泥是在天平调平后粘上去的,会导致量筒中药液的质量 。
(3)小宁还想用天平测出100g的药液备用,他准备了一个干燥的烧杯,并已将天平调平。以下操作中,能准确得到100g药液的是 。
A.先将烧杯放在左盘,测出空烧杯的质量,接着在右盘中加1个100g的砝码,向烧杯内加药液至天平平衡
B.先在右盘添加1个100g砝码,将烧杯放在左盘,向烧杯内加药液至天平平衡
C.先将烧杯放在左盘并添加药液,再向右盘添加砝码,调节天平平衡
【解答】解:(1)如图甲所示,药液的体积:V=20mL=20cm3;
如图乙知:剩余药液和烧杯的总质量是砝码20g+5g,游码刻度3.6g,共20g+5g+3.6g=28.6g;
量筒里液体的质量是:m=60g﹣28.6g=31.4g。
(2)若橡皮泥在调节前沾上,调节平衡螺母后,左右两边平衡,在测量时不影响测量结果;
如果橡皮泥在调节后沾上,橡皮泥就相当于在左盘里的物体,此时测量的质量值就等于橡皮泥和物体质量之和,剩余药液和烧杯的总质量测量值偏大,从而导致量筒中药液的质量偏小;
(3)小宁还想用天平测出100g的药液备用,他应先测出空药瓶的质量,接着向右盘中再添加100g的砝码,然后往左盘空瓶中缓慢加药液,向烧杯内加药液至天平平衡时,药液的质量略小于砝码的质量,再改用胶头滴管加药液直至天平横梁恢复平衡,故选A。
故答案为:(1)20;31.4;(2)不变;变小;(3)A。
题型四.密度及其特性
10. (2025•浙江模拟)我国自行研制的C919大型喷气客机的机身和机翼采用了“极轻”的碳纤维材料;医生手术用的手术刀非常“轻薄”。前后二个“轻”分别指的是( )
A.密度小 质量小 B.质量小 密度小
C.质量小 质量小 D.密度小 密度小
【解答】解:
C919大型喷气客机的“轻”是指碳纤维材料密度小,即单位体积质量小,从而减轻飞机的质量,而手术刀的“轻”指的是其质量小,便于医生操作,因此前后二个“轻”分别指的是密度小 质量小。
故选:A。
11. (2023•湖州模拟)关于密度的说法中,正确的是( )
A.不同物质密度一定不同
B.物质种类不变,其密度一定不改变
C.体积相同的不同种物质,质量大的密度大
D.密度与物质质量或正比,与体积成反比
【解答】解:A、不同物质密度也可能相同,如煤油和酒精,故A错误;
B、物质种类不变,其密度也可能改变,如水和冰,故B错误;
C、体积相同的不同种物质,质量大的密度大,故C正确。
D、密度是物质的一种特性,它不随物质的质量或体积的变化而变化,故D错误。
故选:C。
题型五.密度的测量
12. (2025•浙江模拟)如图所示为项目化学习小组制作的液体密度计的示意图。使用时,只需将标准金属块浸没在液体中,即可读出液体的密度。
(1)【确定零刻度线】零刻度线即不受浮力作用时(忽略空气浮力)指针的位置,因此, N的位置即为零刻度线位置;
(2)【标定其他刻度线】使用时,当液体密度为 时,弹簧秤示数为零(即指针位于原0N的位置),此即为量程。再在两条刻度线之间等分划线即可标定其他刻度值;
(3)【误差分析】某次测量时,学习小组同学发现所测得的液体密度不准确,其可能的原因有( )(填字母);
A.金属块体积不标准
B.金属块未完全浸没
C.金属块与烧杯底部接触
D.部分液体溢出烧杯
(4)【装置改进】若将标准金属块更换为体积更大的金属块(480g,80cm3),分析密度计的精确度如何变化,并说明理由。 。
【解答】解:(1)图中金属块的重力G=mg=0.3kg×10N/kg=3N,零刻度线即不受浮力作用时(忽略空气浮力)指针的位置,此时指针的位置等于金属块的重力,所以3N的位置即为零刻度线位置;
(2)弹簧秤示数为零(即指针位于原0N的位置),此时浮力等于重力,即F浮=G=3N,
由阿基米德原理可知,液体的密度为:;
(3)A.金属块体积不标准,由F浮=ρ液gV排=ρ液gV得到浮力不标准,从而得到液体的密度不准确,故A符合题意;
B.金属块未完全浸没,排开液体的体积小于金属块的体积,根据阿基米德原理可知,得到液体的密度不准确,故B符合题意;
C.金属块与烧杯底部接触,烧杯底部会对金属块有支持力,弹簧测力计的示数会变小,导致浮力变小,从而得到液体的密度不准确,故C符合题意;
D.部分液体溢出烧杯,只有金属块全部浸入液体中,排开液体的体积等于金属块的体积,测得浮力不变,测量液体密度准确,故D不符合题意。
故选ABC。
(4)若将标准金属块更换为体积更大的金属块(480g,80cm3),精确度提升,增大金属块体积(密度不变)时,密度计的量程不变,但由于受到不同密度液体的浮力变化更显著,仪器对密度变化的敏感度提高,因此精确度提升。
13. (2025•杭州模拟)如图所示为“顶针”,是民间常用的缝纫用品,一般为铁质或铜制,套在手指上,能顶着针尾,手指发力来穿透衣物。小云发现妈妈的缝纫盒里也有一个顶针,刚学完密度知识的小云设计了两个不同的方案鉴定顶针的材料,查阅完资料得知ρ铜=8.9×103kg/m3、ρ铁=7.8×103kg/m3。
方案一:利用天平和量筒测量。实验操作如下:
①小云将顶针放在调节好的天平左盘,天平重新平衡时,砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示。
②再将顶针放入倾斜的装满水的烧杯中,如图乙所示,用量筒测出小烧杯中溢出的水的体积,如图丙所示。(顶针大于量筒口)
方案二:利用电子秤测量。实验操作如下:
①给烧杯中装入适量水,按电子秤清零键,如图a。
②用细线悬挂顶针,慢慢放入烧杯的水中,不接触烧杯底部,如图b,此时电子秤的示数为m1。
③慢慢松开细线,使顶针沉底,如图c,此时电子秤的示数为m2。
(1)用顶针套在手指上推针的目的是通过 减小对手指的压强。
(2)方案一中测量的顶针的质量为 。方案二中测出顶针的密度ρ= (用已知量和测量量表示,水的密度为ρ水)
(3)你认为 (选填“方案一”或“方案二”)的测量方法更精确,理由是: 。
【解答】解:(1)用顶针套在手指上推针,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
(2)方案一:顶针的质量m=10g+5g+2.8g=17.8g;
由图b可知,顶针受的浮力等于顶针对水的作用力即电子秤的增加的重力,
F浮力=m1g,
顶针排水体积为
,
因为全部浸没,所以顶针的体积
,
由开始打开开关并归零,则项针的质量为m2,
则顶针的密度
(3)方案二测量结果更精确,因为方案一在测量体积时,将溢出的水倒入量筒中时,小烧杯壁会有残留,导致体积测量误差较大。
14. (2025•义乌市一模)小科进行测量大米密度的科学实验。
(1)小科想用托盘天平称取5g大米(如图甲),称量过程中发现天平指针偏向右边,接下来小科应如何操作? 。
(2)按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积比真实值 (“大”或“小”),其原因是 。
(3)由于大米吸水膨胀,小科想用排空气法来测量大米的体积。他设想将大米与空气密封在一个注射器内,只要测出注射器内空气和大米的总体积及空气的体积,其差值就是大米的体积。但如何测出空气的体积呢?小科查阅资料得知,温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值。于是进行了如下实验:称取5g大米并装入注射器内(如图丙),从注射器的刻度上读出大米和空气的总体积,通过压强传感器(气压计)测出此时注射器内空气压强为p;而后将注射器内的空气缓慢压缩,当空气压强增大为2p时,再读出此时的总体积(压缩过程中大米的体积、空气的温度均不变)。整理相关数据记录如表:
注射器内空气压强
注射器内空气和大米的总体积
压缩前
p
23mL
压缩后
2p
13mL
由实验测得大米的密度为 g/cm3。(计算结果精确到0.01)
【解答】解:(1)天平的指针偏右,说明左盘大米的质量偏小,因此小科应该:向左盘加适量大米直到天平平衡;
(2)由于米粒间存在较大间隙,按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积值偏大。
(3)设大米的体积为V,
根据气体的体积和压强的乘积为定值得到:(23mL﹣V)×p=(13mL﹣V)×2p;
解得:V=3mL=3cm3;
那么大米的密度为:ρ1.67g/cm3。
故答案为:(1)向左盘加适量大米直到天平平衡;(2)大;由于米粒间存在较大间隙,按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积值偏大;(3)1.67。
15. (2024•温州一模)为了测量鹅卵石的密度,小明进行了如下实验:
①将一个塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中,溢水杯的出水口处放置一个圆柱形容器,如图甲。
②将鹅卵石置于塑料杯中,稳定后测出溢出至圆柱形容器内水的深度为h1=10厘米,如图乙。
③将鹅卵石从杯中取出并投入到溢水杯中,将容器中的水缓慢倒入溢水杯直至刚好盛满,并测出圆柱形容器中剩余水的深度h2=7.5厘米,如图丙。
(1)鹅卵石的密度ρ石= 。(取小数点后一位)
(2)为了提高鹅卵石密度的测量精确度,以下方法中可行的有 (可多选)。
A.更换容积更小的溢水杯
B.更换横截面积更小的圆柱形容器
C.更换质量更大的塑料杯
D.用密度更小的液体替换水
E.选择质量更大的鹅卵石
(3)小明将该方法用来测量液体密度,并将密度值直接标记在圆柱形容器壁上。具体做法:如图丁,在塑料杯上标记规定体积V0的刻度线,将塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中,将不同密度的液体依次注入塑料杯中至V0的刻度线处,在容器内溢出的水面位置标记不同的密度值。试分析容器壁密度值刻度是否均匀并简要说明理由: 。
【解答】解:(1)由图甲、乙可知,鹅卵石质量等于排开水的质量,即m=m排=ρ水Vρ水S杯h1,由图丙可知,鹅卵石的体积为V=S杯h2,
故鹅卵石的密度ρ石1.3g/cm3;
(2)A.由F浮=ρ水gV排可知,ρ水一定,浮力一定时,V排不变,与溢水杯的容积无关,故A不符合题意;
B.V排一定时,横截面积越小的圆柱形容器,柱形容器内水的深度就越大,h1和h2测得越准,故B符合题意;
C.实验过程中,塑料杯一直在溢水杯中漂浮,塑料杯的质量并不影响测量结果,故C不符合题意;
D.由F浮=ρ水gV排可知,F浮一定,ρ液越小时,V排越大,溢出到圆柱形容器中的液体体积越大,测得h1和h2的值越大,测量越精确,故D符合题意;
E.鹅卵石的质量越大,体积越大,实验过程中,溢水水的体积越大,则h1和h2越大,测量越精确,E符合题意。
故选:BDE。
(3)由m=ρV可知,体积V一定,则液体密度越大,质量越大;将液体注入塑料杯中时,塑料杯受到的浮力增加△F浮=G液
溢出水的体积:V=Sh,则有ρ水gSh=ρ液V0g,圆柱形容器中液体的高度h,ρ水、S、V0一定,h与ρ液成正比,故刻度均匀。
故答案为:(1)1.3g/cm3;(2)BDE;(3)见上面。
16. (2024•瑞安市模拟)小科在某次科学考察中,发现很多落叶漂浮在水面上,为了测量该批落叶的密度,他从水面上选取了40片形状和大小都非常相似的同种A叶片,晾干后分成两组进行如下实验:
①将一组20片叶片竖直叠放一起,投入装满水的溢水杯中,测得溢出水的体积为7.5毫升。
②将另一组20片叶片竖直叠放在一起,投入到装满水的溢水杯中,用大头针将叶片全部压入水中,测得溢出水的体积为10毫升。
(1)小科选取40片落叶的目的是 。
(2)根据测得的数据,计算该批落叶的密度(写出计算过程)。
(3)小科根据测得的数据,在图上描出一个对应的点A,接着他又换用体积更大的B叶片重复上述实验,测得B叶片的密度比A略小,图中B1、B2、B3、B4中可以表示B叶片密度的是 。
【解答】解:(1)由于单个叶片的质量和体积都很小,测量时会出现较大的误差,采用累积法可以减小误差;
(2)由叶片在水中漂浮知G叶片=F浮,即m叶片g=m排g=ρ水V排g,
则m叶片=ρ水V排=1g/cm3×7.5cm3=7.5g,
叶片的体积V叶片=10cm3,
故叶片的密度ρ叶片0.75g/cm3。
(3)同种物质的质量与体积成正比,即质量与体积的图像为一条过原点的直线,根据A、B1、B2、B3、B4五个点分别做出图像,如图所示:
由图可知,当体积相同时,B1、B3的质量大于A的质量,由ρ可知,B1、B3的密度大于A密度;
B2、B4的质量小于A的质量,由ρ可知,B2、B4的密度小于A密度,
由题意知,B叶片的密度比A略小,所以应选B2。
17. (2023•鹿城区校级二模)健康的人体血液密度维持在1.05g/cm3左右。医院常用不同密度的硫酸铜溶液检测血液密度:将一滴血液滴入到已知密度的硫酸铜溶液中(如图所示),当血液悬浮时,即可确定血液的密度。
(1)硫酸铜能与血液中的蛋白质发生反应,人们利用这种性质用于杀菌。这体现了“性质决定用途”。请再举出一种体现该特点的实例 。
(2)项目小组按照如下流程设计一支测量硫酸铜溶液密度的密度计。
【项目需求】①刻度均匀;②精确度较高
【项目原理】阿基米德原理:F水=G甲=ρAgV甲 漂浮状态:Fn=G甲
【项目设计】
步骤一:选择材料、优化组合
液体
密度
酒精
0.8g/cm3
清水
1g/cm3
盐水
1.1g/cm3
将塑料管漂浮在烧杯中的辅助液面上,如图甲。为了实现项目需求,塑料管应选择图乙中的 塑料管,辅助液应选择表中的 。
步骤二:标定标准刻度、刻定目标刻度
将表中提供的液体作为标准样品,加入塑料管内,利用记号笔,标定标准刻度;再利用标准刻度刻定的刻度线。写出具体步骤。 。
【解答】解:(1)由于铜的导电性能好,所以用铜制成导线;
(2)由于要求密度计刻度均匀且精确度较高,所以需要粗细均匀且较细的塑料管,故选择A塑料管;
根据题意可知,硫酸铜的密度与血液的密度差不多,即大于1g/cm3,该密度计要测量硫酸铜溶液的密度(目标刻度为1.05g/cm3,即健康的人体血液密度),则塑料管中所装液体的密度应大于等于1g/cm3,所以,由表中数据可知,实验时塑料管中应分别装清水、盐水,则辅助液应选择表中的酒精(虽然酒精的密度小于水和盐水,但塑料管是空心的,装有适量水或盐水的塑料管可以漂浮在酒精中);
具体步骤如下:①在塑料管中加入一定体积的清水,使其漂浮在盛有辅助液的烧杯中,根据浸入的深度在塑料管上标注1g/cm3;
②重新在塑料管中加入等体积的盐水,使其漂浮在盛有辅助液的烧杯中,根据浸入的深度在塑料管上标注1.1g/cm3;
③在1g/cm3和1.1g/cm3的正中间标注1.05g/cm3(即目标刻度);
论证:设管内液体的体积为V,塑料管的底面积为S,塑料管的重力为G0,其质量为m0,
根据阿基米德原理和漂浮条件可得:ρ辅助gSh浸=G0+ρ液gV,
则ρ液,因ρ辅助、S、V、m0不变,则可知所测液体密度ρ液与塑料管浸入辅助液中的深度h浸成一次函数关系,所以塑料管上的刻度是均匀的。
故答案为:(1)铜的导电性能好,用铜制成导线;
(2)A;酒精;
①在塑料管中加入一定体积的清水,使其漂浮在盛有辅助液的烧杯中,根据浸入的深度在塑料管上标注1g/cm3;
②重新在塑料管中加入等体积的盐水,使其漂浮在盛有辅助液的烧杯中,根据浸入的深度在塑料管上标注1.1g/cm3;
③在1g/cm3和1.1g/cm3的正中间标注1.05g/cm3。
18. (2023•浦江县二模)科学兴趣小组在进行“测量某液体的密度”实验中,仅用弹簧测力计与合金块就能完成该实验。图A、B、C、D、E分别为实验情景。
(1)当合金块全部浸入水中后,与浸入前相比,水对容器底部的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)通过A、E两次实验,可知物体浸没在某液体中所受浮力大小是 N。
(3)在实验中小明发现D实验的示数小于C实验中的示数,请解释D中数据偏小的原因 。
(4)通过实验数据可以得出该液体的密度为 kg/m3。
【解答】解:(1)浸没前,物体A逐渐浸入水的过程中,水面会上升,容器内水的深度增大,由p=ρgh可知,水对容器底部的压强增大;
(2)由a、c两次实验中测力计示数可知,物体的重力G=FA=4N,
物体浸没在某液体中所受的浮力为:F浮液=G﹣FE=4N﹣3.2N=0.8N;
(3)C实验中,对物体进行受力分析,物体受到三个力的作用,分别是:重力、浮力、弹簧测力计的拉力;
D实验中,物体碰到了杯底后,对物体进行受力分析,物体受到四个力的作用,分别是:重力、浮力、弹簧测力计的拉力和支持力,所以D中数据偏小;
(4)由图C知,物体受到的浮力为:F浮C=4N﹣3.3N=0.7N;
实验步骤E中,物体受到的浮力为:F浮E=G﹣FE=4N﹣3.2N=0.8N;
因物体均浸没,所以V排水=V排液;
根据阿基米德原理可知,;
所以该液体的密度为:
ρ液ρ水1×103kg/m3≈1.1×103kg/m3;
故答案为:(1)增大;(2)0.8;(3)合金块已接触容器底(容器对它有一个向上的力);(4)1.1×103。
19. (2023•鹿城区校级二模)“停课不停学”期间,小明在“云课堂”中学习了密度计的相关知识后,想用家中可用器材(如图所示),测出一枚新鲜鸡蛋的密度。已知水的密度为ρ水,请你帮他设计一个测量鸡蛋密度的实验方案。要求:
(1)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量;
(2)写出鸡蛋密度的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
【解答】解:
(1)实验步骤:
①用刻度尺测量出塑料管的长度L0;
②将装有适量盐的塑料管竖直漂浮在水中,测出塑料管露出液面的长度为L1;
③将鸡蛋放入水中,向水中加盐使鸡蛋悬浮,再测出塑料管露出液面的长度为L2。
(2)设塑料管的横截面积为S,
塑料管排开水的体积:
V排=S(L0﹣L1),
受到水的浮力F浮水=ρ水V排g=ρ水S(L0﹣L1)g,
因为塑料管漂浮。
所以塑料管(包括管内盐)的重力:
G=F浮水=ρ水S(L0﹣L1)g;
将鸡蛋放入水中,向水中加盐使鸡蛋悬浮,此时塑料管受到盐水的浮力:
F浮盐水=ρ盐水V排′g=ρ盐水S(L0﹣L2)g,
因为塑料管漂浮:
F浮盐水=G=F浮水,
ρ盐水S(L0﹣L2)g=ρ水S(L0﹣L1)g;
ρ盐水(L0﹣L2)=ρ水(L0﹣L1);
盐水的密度:
ρ盐水ρ水,
因为鸡蛋悬浮盐水中,
所以鸡蛋的密度:
ρ鸡蛋=ρ盐水ρ水。
20. (2023•温州校级三模)小明想利用实验室的器材测量大米的密度。首先需要解决如何测量大米体积的问题,小明思考:能否用排空气法测量大米体积呢?他设想将大米和空气密封在一个注射器内,如图所示,只要测出注射器内空气和大米的总体积以及空气的体积,其差值即为大米的体积。但如何测量空气的体积呢?他查阅资料得知:温度不变时,一定质量的气体体积与其压强的乘积是定值。
(1)如果将大米放入注射器中测体积,会导致测得的大米密度偏 。
(2)实验器材有注射器、电子天平、数显气压计及大米。请你帮助小明写出实验步骤完成测量(测量的各量用字母表示)。
【解答】解:(1)由于米粒间存在间隙,如果将大米放入注射器中,会使测得的大米的体积偏大,而大米的质量不变,根据可知,测得的大米的密度偏小;
(2)实验步骤如下:①用电子天平称取少量大米,质量为m;
②将大米装入注射器内,从注射器的刻度上读出大米和空气的总体积为V1,通过数显气压计测出此时注射器内空气压强为p1;
③而后将注射器内的空气缓慢压缩,当空气压强增大为p2时,再读出此时的总体积为V2(压缩过程中大米的体积、空气的温度均不变)。
假设大米的体积为V,所以压缩前注射器内空气的体积:V1﹣V;压缩后注射器内空气的体积:V2﹣V。根据温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值,可以得到:p1×(V1﹣V)=p2×(V2﹣V),由此得出大米的体积:。再根据可得:。
故答案为:(1)小;(2)实验步骤如下:①用电子天平称取少量大米,质量为m;
②将大米装入注射器内,从注射器的刻度上读出大米和空气的总体积为V1,通过数显气压计测出此时注射器内空气压强为p1;
③而后将注射器内的空气缓慢压缩,当空气压强增大为p2时,再读出此时的总体积为V2(压缩过程中大米的体积、空气的温度均不变)。
题型六.密度的计算
21. (2024•温州二模)在“桔子的沉与浮”的实验中,小科发现剥皮的桔子会沉底,不剥皮的桔子会漂浮在水面(如图1)。
(1)请分析比较图1中两桔子的浮力大小FA FB(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)他查阅资料可知桔子上浮一部分原因是由于桔子皮表面有许多气孔,内部充满空气。请结合该实验原理,设计让图2中沉在水底的鸡蛋浮起来的方法 。
(3)小科做完实验后,忘记整理器材,一段时间后,你认为图1中的A、B桔子,哪个更容易腐烂,并说明理由。 。
【解答】解:(1)由图知A中桔子漂浮,浮力等于重力,即FA=GA;B中桔子沉底,浮力小于重力,即FB<GB,由于GA>GB,所以FA>FB;
(2)将鸡蛋放在白醋中,白醋与鸡蛋壳反应,产生大量的气泡,浮力大于重力,形成气垫让鸡蛋上浮;
(3)我认为A,因为漂浮能为桔子皮表面的微生物提供空气和水,帮助维持正常的生命活动;或我认为B,因为剥皮后的桔子内部主要为糖分,密度比水大,一段时候后细胞吸水胀破,为微生物的繁殖提供营养物质。
故答案为:(1)>;(2)将鸡蛋放在白醋中,产生大量的气泡,形成气垫让鸡蛋上浮;(3)我认为A,因为漂浮能为桔子皮表面的微生物提供空气和水,帮助维持正常的生命活动;或我认为B,因为剥皮后的桔子内部主要为糖分,密度比水大,一段时候后细胞吸水胀破,为微生物的繁殖提供营养物质。
题型七.密度计
22. (2025•嘉兴二模)某环保项目学习小组发现社区河道水体密度异常,想要自制密度计检测水体的污染程度。已知清水密度为1.0g/cm3,1<ρ<1.05g/cm3为轻度污染水,ρ>1.05g/cm3为重度污染水。实验器材:塑料吸管、橡皮泥、烧杯、刻度尺等。
实验步骤:
①在吸管的一端底部粘上适量橡皮泥,制成简易密度计。
②把简易密度计放入盛水的烧杯中,静止后测出浸入水中的塑料吸管的长度h1(如图所示)。
③ ,静止后测出浸入液体的吸管长度h2。
请将上面实验步骤补充完整并回答下列问题:
(1)请将实验步骤③补充完整 。
(2)吸管一端粘上适量的橡皮泥,目的是为了 。
(3)被测污水的密度表达式:ρ污水= (用ρ水、h1、h2表示,不计橡皮泥体积);若测得h1=10cm,h2=9.6cm,则所测污水属于 。(选填“轻度污水”或“重度污水”)
【解答】解:(1)根据浮与沉的条件和阿基米德原理可以求得液体的密度,因此③把简易密度计放在盛污水的烧杯中,密度计漂浮在污水中,静止后测出浸入液体的吸管长度h2。
(2)吸管一端粘上适量的橡皮泥,可以降低吸管的重心,目的是为了使密度计竖直地漂浮在液体中。
(3)设吸管的横截面积为S,吸管在水中和在污水中时都处于漂浮状态,吸管在污水中受到的浮力等于在水中时受到的浮力F浮=ρ水gSh1=ρ污水gSh2=G密度计,
被测污水的表达式,
被测污水的密度,
为轻度污染水。
故答案为:(1)把简易密度计放在盛污水的烧杯中;(2)使密度计竖直地漂浮在液体中;(3);轻度污水。
23. (2024•平湖市模拟)科学兴趣小组同学开展制作“液体密度计”的项目化活动,活动过程如下:
【明确问题】经小组讨论后,确定制作的密度计不仅能测出液体的密度,还需考虑精确度和外形美观度,于是,制定下面的评价量表:
评价维度
5分
3分
1分
刻度
标注正确,清晰美观
标注正确,较清晰美观
标注错误
精确度
≤0.05g/cm3
0.05﹣0.1g/cm3
>0.1g/cm3
【方案设计】经小组讨论后,依据评价标准,设计如下方案:
①将弹簧秤调零,首先测出空塑料杯受到的重力为G1,并在弹簧测力计刻度盘的右侧位置标注刻度0。
②在杯中装满水,用弹簧测力测出其受到的重力为G2,并在指针所指位置右侧标注刻度1。
③在杯中装满待测液体,挂在弹簧测力计上,此时指针所指刻度即为液体的密度ρ液。
【实践操作】根据上述方案,同学们用弹簧测力计和塑料杯,制作出液体密度计,并测出空塑料杯的G1为0.4牛,装满水后的G2为3.4牛,在刻度盘的相应位置标注上刻度(如图)。
【成果展示】测试其精确度,操作如下:
先在空杯中装满密度为0.8g/cm3的酒精,再用该密度计测量,若此时指针指示的重力为2.5牛,请你结合图片,通过计算,参照评价量表中的要求,给该密度计评一个合理的分值。 。
【迭代改进】为了增加该液体密度计的精度,请你提出一条建议: 。
【解答】解:已知空塑料杯重力G1=0.4N,装满水后重力G2=3.4N,则水的重力G水=G2﹣G1=3.4N﹣0.4N=3N。
水的质量m,水的体积V水3×10﹣4m3=300cm3,此体积即为塑料杯的容积。
酒精质量m酒=ρ酒精V酒精=0.8g/cm3×300cm3=240g,则酒精重力G酒精=m酒精g=240×10﹣3kg×10N/kg=2.4N。
密度计测量酒精时的误差:已知用密度计测量装满酒精的杯子时指针指示重力为2.5N,而实际酒精重力为2.4N,则误差ΔG=2.5N−2.4N=0.1N。
可得密度误差Δρ = 0.033g/cm3。
因为0.033g/cm3在0.05−0.1g/cm3这个区间内,所以参照评价量表,该密度计应评3分。
【迭代改进】为了增加该液体密度计的精度,请你提出一条建议:换用分度值更小的弹簧测力计。
题型八.密度的大小比较
24. (2024•乐清市模拟)如图为4组比较实心物体密度的方法,各组间的物体都不相同,其中能确定甲物体密度一定比乙物体密度小的是( )
A.放置在调平的天平上 B.挂在相同弹簧上
C.用相同磁铁吸引 D.放入水中
【解答】解:A、天平左侧下沉,表示甲的质量大,但甲的体积也大,根据ρ知,无法比较密度大小,故A错误;
B、图中甲使得弹簧伸长较短,说明甲的重力较小,因而质量较小,但甲的体积大,根据ρ知,甲的密度较小,故B正确;
C、用相同磁铁吸引,乙没有被吸引,可能是因为不是磁性物质,因而无法比较质量大小,不能确定密度大小,故C错误;
D、甲、乙都是悬浮在水中,密度都等于水的密度,故D错误。
故选:B。
25. (2024•宁波模拟)如图所示为一杯食盐溶液,a、b、c为烧杯中的三个点,其中a、b为同一深度,则这三个点的液体密度大小情况是( )
A.ρa=ρb<ρc B.ρa=ρb>ρc C.ρa=ρb=ρc D.ρa>ρb>ρc
【解答】解:因a、b、c为同一烧杯食盐溶液中的三个点,因此这三个点的液体密度大小相等,即ρa=ρb=ρc。
故选:C。
题型九.密度与生活
26. (2024•温州一模)如图,一杯柠檬水中的两片柠檬片处于水中不同位置,这是因为二者的( )
A.质量不同 B.体积不同 C.密度不同 D.比热不同
【解答】解:(1)若物体的密度小于液体的密度,即ρ液>ρ物,物体上浮;
(2)若物体的密度大于液体的密度,即ρ液<ρ物,物体下沉;
(3)若物体的密度等于液体的密度,即ρ液=ρ物,物体悬浮;
柠檬片一片沉底,一片悬浮是因为密度不同。
故选:C。
1. (2023•钱塘区校级四模)测量是一个把待测的量与公认的标准进行比较的过程。下列实验过程中没有用到这一科学原理的是( )
A.用天平测出某物体的质量
B.用弹簧测力计测出某物体的重力
C.用光学显微镜观察小鱼尾鳍内的血液流动
D.用pH试纸测出某溶液的pH
【解答】解:A、用天平测出某物体的质量,用物体质量与标准质量进行比较,故A正确,不符合题意;
B、用弹簧秤测出某物体的重力,用弹簧的伸长量与标准的伸长量进行比较,故B正确,不符合题意;
C、用光学显微镜观察小鱼尾鳍内的血液流动,不需要测量,故C错误,符合题意;
D、将待测液滴加在pH试纸上,根据pH试纸变色,并与标准色谱对比,粗略标定待测液的pH,故D正确,不符合题意;
故选:C。
2. (2023•上虞区一模)图中测量仪器的使用,操作正确的是( )
A.图甲:用刻度尺测量木块的长度
B.图乙:用天平测量液体的质量
C.图丙:用弹簧测力计测量物体的重力
D.图丁:用温度计测量液体的温度
【解答】解:A、刻度尺摆放歪斜,不能正确测量物体的长度,故A错误;
B、在实验室内,一般用烧杯测量液体的质量,不用量筒(容易歪倒),故B错误;
C、弹簧测力计是测量力的大小的工具,物体静止时,弹簧测力计的示数等于物体的重力,故C正确;
D、温度计的玻璃泡与容器底接触,使用方法错误,故D错误。
故选:C。
3. (2023•淳安县一模)小金为了测量空气的密度,查阅资料得知:气体的密度与压强有关,因此设计了如下实验。
①如图甲,将一打足气的足球,放入装满水的溢水杯中,测得溢出水的体积为426毫升。
②如图乙,将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中,用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒,同时调整量筒的位置,当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时,停止排气。重复该操作,共排气10次。
③如图丙,拔除气针和乳胶管,把排气后的足球放入装满水的溢水杯中,测得溢出水的体积为420毫升。
(1)图甲溢水杯底部所受水的压强 图丙溢水杯底部所受水的压强。(选填“大于”“等于”或“小于”)
(2)图乙中,量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气,其目的是 。
(3)根据测得的数据,计算空气的密度为 。
【解答】解:(1)图甲丙放入足球前后两溢水杯中水的深度相同,水的密度一定,根据p=ρgh,图甲溢水杯底部所受水的压强等于图丙溢水杯底部所受水的压强;
(2)图乙中,当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气,其目的是使量筒内的气压等于外界大气压,便于测量排出空气的体积。
(3)图甲中,足球漂浮,则足球的重力:G1=F浮1=ρ水gV排1=1×103kg/m3×10N/kg×426×10﹣6m3=4.26N,
图丙中,足球漂浮,则足球的重力:G2=F浮2=ρ水gV排2=1×103kg/m3×10N/kg×420×10﹣6m3=4.2N,
则排出空气的质量:
m气6×10﹣3kg,
排出空气的体积:V气=10×500cm3=5×10﹣3m3,
所以实验室中空气的密度:
ρ气1.2kg/m3。
故答案为:(1)等于;(2)使量筒内的气压等于外界大气压,便于测量排出空气的体积;(3)1.2kg/m3。
4. (2023•龙湾区二模)小龙看到课本中有一种测量血液密度的方法:在不同密度的硫酸铜溶液中滴入一滴血液,若观察到血滴悬浮,即能判断出该血液的密度(如图甲)。于是,他想以此为原理,利用以下材料设计一款“球式密度计”,用于测量不同液体的密度,
【材料工具】若干体积为10厘米′的空心小球(如图乙)、细绳、带刻度的注射器、三种不同密度的填充液体A、B、C(如表)。(带阀门小球的自身质量和厚度及细绳的质量和体积均忽略不计)
填充液体
A
B
C
密度(克/厘米3)
1.0
1.5
2.5
【评价标准】
评价标准
达标
待改进
指标一
测量范围
可粗略测量出密度为1~2克/厘米3的液体密度
可粗略测量出密度为1~2克/厘米3的液体密度
指标二
精确程度
可反映0.2克/厘米3的密度变化
无法反映0.2克/厘米3的密度变化
(1)教材中利用血液悬浮在硫酸铜中即可测出未知液体密度,该方法的原理是 。
(2)请你利用上述提供的材料并从表中选择合适的填充液体,帮助该组同学设计各指标都达标
的“球式密度计”,并说明使用方法。(可辅以图片说明)。 。
【解答】(1)当血液悬浮时,血液的密度等于该硫酸铜容接的密度;
(2)设计产品如图所示:
制作方法:取6个小球,用细绳连接好。在1号小球中注入8毫升C液体,在该小球上标好数据2g/cm3;在2号小球中注入7.2毫升的C液体,在该小球上标好数据1.8g/cm3;在3号小球中注入6.4毫升的C液体,在该小球上标好数据1.6g/cm3;在4号小球中注入5.6,毫升的C液体,在该小球上标好数据1.4g/cm3;在5号小球中注入4.8毫升的C液体,在该小球上标好数据!.2g/cm3;在6号小球中注入4毫升的C液体,在该小球上标好数据lg/cm3;
使用方法:将制成的小球式密度计“放入待测液体中,待小球稳定后,找到悬浮的小球序号,读出此时标注的密度,即可粗略测出此待测液体的密度。
故答案为:(1)当血液悬浮时,血液的密度等于该硫酸铜容接的密度;(2)见解析。
5. (2023•上城区二模)小金爬山时捡回来一块小岩石,他想知道这块小岩石的密度,就利用托盘天平和量筒进行测量。
(1)下列是小金在测量过程中的操作,其中操作错误的是 。
A.调节天平B.加减砝码
C.向量筒中加水D.读数
(2)纠正错误后继续实验,盘中所加砝码和游码位置如图甲所示,在量筒内装有一定量的水,放入小岩石前、后的情况如图乙所示,根据上述实验结果,计算岩石的密度为 g/cm3。
(3)若小金先测量岩石的体积,从量筒中取出后直接测量质量,最后得到的密度将 (选填“偏大”或“偏小”)并解释原因: 。
【解答】解:(1)A、在使用托盘天平时,首先要调节横梁水平平衡,在调节横梁平衡之前,要先将游码移到零刻度线处,图中操作错误之处是游码未归零,故A错误;
B、图中用手拿砝码,汗渍会腐蚀砝码,影响测量结果,所以要用镊子夹取砝码,故B错误;
C、往量筒中倒液体时,应先将量筒倾斜,再沿着量筒内壁慢慢注入液体,故C错误;
D、读取量筒液体的体积时,视线与液面(凹液面的底部)相平,故D正确;
故选:ABC;
(2)岩石质量m=20g+20g+5g+1.8g=46.8g,岩石体积V=40mL﹣30mL=10mL=10cm3,
岩石密度ρ4.68g/cm3。
(3)如果先测量岩石的体积,然后从量筒中取出岩石直接测量质量,从量筒中取出岩石会带出一部分水,所测的质量偏大,则所测的密度值与真实值相比偏大。
故答案为:(1)ABC;(2)4.68;(3)偏大;如果先测量岩石的体积,然后从量筒中取出岩石直接测量质量,从量筒中取出岩石会带出一部分水,所测的质量偏大,则所测的密度值与真实值相比偏大。
6. (2023•宁波模拟)小宁用电子密度计测量盐水的密度。电子密度计主要由玻璃砝码、挂钩、测量支架等组成。测质量时,示数由测量支架所受的拉力大小决定。
步骤1:如图(a)中显示的20.00g表明是质量为20.00g的砝码对支架产生的拉力。
步骤2:如图(b)所示,将玻璃砝码浸没在纯净水中,示数变小,此时测量支架所受拉力相当于11.00g的物体所产生的拉力,按下“密度”键后,电子密度计能依据阿基米德原理换算出纯净水的密度为0.99g/cm3,如图(c)所示。
步骤3:提起玻璃砝码并擦干,再浸没在待测盐水溶液中,示数变为9.00g,如图(d)所示。
(1)玻璃砝码在步骤2所受的浮力F1 步骤3中所受的浮力F2(填“大于”“小于”或“等于”)
(2)通过实验测得,该盐水的密度最接近于 g/cm3。
【解答】解:(1)根据称重法,玻璃砝码浸没在纯净水中受到的浮力F1=G﹣F1=20.00g﹣11.00g=9.00g;
玻璃砝码浸没在盐水中受到的浮力F2=G﹣F2=20.00g﹣9.00g=11.00g;
所以F1小于F2;
(2)由阿基米德原理可得V排,由于玻璃砝码浸没在水中和盐水中,排开体积相同,可得,
即,解得ρ盐水=1.21g/cm3。
故答案为:(1)小于;(2)1.21。
7. (2025•余姚市模拟)某同学采用如图方法测一石块密度,先用测力计测得石块的重力,如图1所示:再将石块浸没在水中,如图2所示。则:
(1)图1中弹簧测力计的读数为 牛。
(2)该实验测得石块的密度为 千克/米3。
【解答】解:(1)由图可知,弹簧测力计分度值为0.2N,图1中弹簧测力计的读数为2.2N。
(2)图2中弹簧测力计的读数为1.4N。
由称重法可知石块受到的浮力F浮=G﹣F示=2.2N﹣1.4N=0.8N。
石块完全浸没,石块的体积等于排开水的体积,为V=V排8×10﹣5m3,
石块的质量m0.22kg,
根据密度公式可知石块的密度ρ2.75×103kg/m3。
故答案为:(1)2.2;(2)2.75×103。
8. (2024•宁波模拟)受《天工开物》中桔槔汲水(图甲)的启发,兴趣小组同学自制了“杠杆密度计”。
(1)小明制作了液体密度计(图乙)。他将一轻质细硬杆用细绳固定在O点,并悬挂起来,使之在水平方向平衡。将一重物固定在A点,在不计质量的瓶子中装满水并移到B点时,杠杆平衡。在B点处标出1克/厘米3。
①在瓶中装满酒精,重复以上操作,在杆上标出悬挂点C,计为0.8克/厘米3,C点在B点的 。(选填“左侧”或“右侧”)
②小明想要增大密度计的精确度,他可以采取的措施是 。(写出一点)
(2)小红发现体积较大的石块无法利用量筒和天平测量密度,她制作了一个固体密度计(图丙),测量步骤如下:
①将细杆在O点固定并悬挂起来,使它在水平位置保持平衡。确定D点和E点,测量OD长20厘米,OE长40厘米。
②把大石块悬挂在D点,在E点用弹簧测力计竖直向下拉,读出其示数F为7牛。
③把大石块浸没在水中,弹簧测力计示数F2为4.5牛。
请根据小红的测量数据,计算大石块的密度。
【解答】解:(1)①设A端施加的力为动力,OA为动力臂L1,B端施加的力为阻力,OB为阻力臂L2,则F=G,
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,则有GL1=ρgVL2,液体从密度大的水换成密度小的酒精,都装满质量不计的瓶子,则ρ越小,L2越大,因此C点在B点的右侧;
②为了增大密度计的精准度,即液体密度相同时,增大L2,根据GL1=ρgVL2,可知增大A端悬挂物体重力或增大A点距O点的距离均可;
(2)如乙图,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,即:7N×40cm=G×20cm,
所以,石块所受重力:G=14N,
则石块的质量m1.4kg;
丙图中,动力臂与阻力臂不变,石块对杠杆的拉力:F拉=G﹣F浮=14N﹣F浮,
由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得:4.5N×40cm=F拉×20cm,
则:4.5N×40cm=(14N﹣F浮)×20cm,
所以,F浮=5N,
因为石块浸没在烧杯的水中,由F浮=ρ水gV排可得石块的体积:
V=V排5×10﹣4m3,
所以石块密度:ρ2.8×103kg/m3。
故答案为:(1)①右侧;②增大A端悬挂物体重力;(2)石块密度为2.8×103kg/m3。
9. (2023•拱墅区二模)小明在家利用水槽、电子秤、细针(体积忽略不计)等工具测量一正方体木块(表面经处理不吸水)的密度。(ρ水=1.0×103kg/m3)
具体步骤如下:
①水盆装适量水,用电子秤称其质量,电子秤示数如图甲所示;
②用细针将木块缓缓压入水中使其完全浸没(水未溢出),电子秤示数如图乙所示;
③让木块自由漂浮在水面,电子秤示数如图丙所示。
(1)在步骤②的过程中,当木块刚好浸没时,其下表面受到的压力大小为 N。
(2)完成步骤②后,在步骤③中发现木头露出水面的部分,其表面会带有水,这会使得测定结果与真实值相比 (选填“偏大”、“相等”或“偏小”)。
(3)根据以上测量数据,求木块的密度。
【解答】解:(1)乙中木块浸没中水中,受到竖直向上的浮力、竖直向下的压力和重力,且三个力平衡,结合图甲、乙可知:
F浮=G排=G木+F=(m2﹣m1)g=(400g﹣200g)×10N/kg=2N,
故当木块刚好浸没时,由浮力产生原因知,其下表面受到的压力大小为2N;
(2)在步骤③中发现木头露出水面的部分,其表面会带有水,不影响图丙中数据的真实性,则木块的质量是准确的,所以测定结果与真实值相比相等;
(3)结合图甲、乙可知:
m排=ρ水V排=m2﹣m1=400g﹣200g=200g,
因木块浸没在水中,所以木块体积:V木=V排200cm3;
由图甲、丙可得木块的质量m木=m3﹣m1=320g﹣200g=120g,
木块的密度:ρ0.6g/cm3。
故答案为:(1)2;(2)相等;(3)木块的密度为0.6g/cm3。
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