内容正文:
第七讲 质量和密度
知识点1 质量(10年7考,2024、2023、2021、2020、2017年考)
1.定义:物理学中把物体所含 物质的多少 叫做质量,用m表示。质量是物体的一种基本属性,它不随物体的形状、状态、空间位置、温度的改变而改变。
2.单位:基本单位是千克(kg);常用单位有:吨(t)、克(g)、毫克(mg)。
换算关系:1t=103kg=106g=109mg,1g=10-3kg
3.常见物体质量的估测:一个鸡蛋的质量约为50 g ;一个苹果的质量约为150g;一位中学生的质量约为50 kg 。
4.测量工具:生活常用案秤、台秤、电子秤等;实验室常用 托盘天平 。
5.托盘天平的使用
测 看 使用前观察天平的 量程 和标尺的 分度值
放 把天平放在 水平台上
归 把游码拨到标尺左端的 零刻度线处
调 调节天平横梁两端的 平衡螺母 ,使指针指在分度盘的 中线位置 ,此时横梁平衡(调节方法:左偏 右 调,右偏 左 调)
测 把被测物体放在 左盘 中,用镊子向 右盘 加减砝码(左物右码,先大后小),并适当调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡(在称量过程中不能调节 平衡螺母 )
读 被测物体的质量= 右盘中砝码 总质量+ 游码 指示的质量(以游码的 左 侧示数为准)
称量完毕,清点砝码并装盒,将游码归零
注意事项 (1)被测物体质量不能超过天平的 量程 ;不能小于天平的
分度值 ;
(2)加减砝码时用 镊子 夹取,不能用手接触砝码,不能将砝码弄湿、弄脏;
(3)天平移动位置后,要重新调节使天平平衡。
(4)若物码放反,则被测物体的质量=砝码的质量-游码的示数
知识点2 体积(10年1考,2020年考)
1.液体体积的测量:(1)测量工具—— 量筒 、量杯。
(2)量筒的使用
看:量程和分度值,图中量筒的分度值为1mL,量程为50mL;
放:放在水平台上;
读:读数时,视线要与 凹液面最低处 相平,如图中视线B;
记:记录时,要包括数字和单位,例如:石块和液体的总体积为30mL。
2.单位及其换算:国际单位:立方米(m3);其他单位:立方分米(dm3)、立方厘米(cm3)、升(L)、毫升(mL)。
单位换算:1mL= 1 cm3= 1×10-3 L= 1×10-6 m3
知识点3 密度及应用(10年10考)
1.定义:在物理学中,把某种物质组成的物体的质量与其体积之比叫做这种物质的密度,用符号ρ表示。这种定义方法叫做比值定义法。
2.单位:千克/米3(kg/m3)和克/厘米3(g/cm3)
换算关系:1g/cm3= 1×103 kg/m3
3.公式:ρ=(单位要统一)
4.物理意义:ρ水=1.0×103kg/m3,表示 1立方米的水的质量为1.0×103千克 。
5.性质:密度是物质的一种特性,其大小与质量和体积 无关 ;不同物质的密度一般不同。
6.(1)密度是物质自身的一种性质,与物体的 质量 、 体积 、形状、运动状态和位置 无 关;
(2)密度与物质的种类、状态、温度有关。温度升高时,大部分物质(除了水)的体积会变 大 ,密度会变 小 ,这种规律我们称之为 热胀冷缩 ,但是水比较特殊,水在4℃时密度最大。水凝固成冰时,质量不变,体积变大,密度 变小 。
7.密度的应用:(1)鉴别物质,不同物质的密度一般 不同 ;
(2)判断物体是实心的还是空心的(可以采取比较质量、体积、密度的方法)。
1.(人教八上P140图6.1-2改编)在下面这几种情况中,物体的质量发生了变化的是( C )
A.钢锭被轧成钢板
B.冰块熔化成水
C.放在敞口杯中的酒精
D.把“冰墩墩”从地面带到空间站
2.(人教八上P142图6.1-4改编)如图,天平在使用前要进行调节:
(1)把天平放在 水平 工作台上;
(2)用镊子把游码移到 标尺左端“0”刻度线 ,调节 平衡螺母 ,使指针 对准分度盘中线 (或 指针左右偏转幅度相同 )。
3.(人教八上P143T4改编)某同学用天平测量一块金属的质量时,使用了3个砝码,其中1个100g、1个50g、1个20g,游码在标尺上的位置如图所示。这块金属的质量是 171.6 g。
4.(人教八上P150图6.3-3改编)小红用如图所示的量筒按甲、乙的步骤测量一金属块的体积,所测金属块的体积为 10 cm3;若按乙、甲的步骤测量,则所测金属块的体积与实际体积相比 偏大 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
5.(沪科八全P124T3改编)如图为甲、乙两种物质的质量和体积关系图像,则这两种物质的密度之比ρ甲∶ρ乙等于( D )
A.1∶1 B.3∶2 C.2∶3 D.9∶4
6.(沪科八全P120T5改编)下列关于质量和密度的说法,正确的是( C )
A.生活中人们常说的“铁比木头重”,是指铁的质量比木头大
B.氧气瓶中的氧气供病人急救时用去一部分后,瓶内剩余氧气的密度不变
C.被踩瘪但没有破裂的乒乓球,球内气体的质量不变,密度变大
D.根据密度公式ρ=可知,物质的密度与其质量成正比,与其体积成反比
7.(沪科八全P127T1)一个钢瓶中装有一定质量的压缩气体,当从钢瓶中放出一部分气体后,瓶中剩余气体( A )
A.质量和密度都减小 B.质量减小,密度不变
C.质量不变,密度减小 D.质量和密度都不变
实验1 用托盘天平测量物体的质量(10年0考)
[基础考法]
【实验装置】
【天平调节】
【设计与进行实验】
调节好天平后,把被测物体放在 左 盘中,在 右 盘中加减砝码,并调节 游码 在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡。这时盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值如图所示,则物体的质量为 97.4 g。
[能力提升]
【误差分析】
小明在测量时遇到了以下几种情况,请你判断他测量的结果是否存在偏差,并注明测量结果的具体情况(均选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
1.在游码未归零的情况下横梁被调节平衡,接下来的测量均合理,则测量结果将 偏大 。
2.调节横梁平衡时,指针偏在分度盘中央刻度线的右侧,小明就开始测量,其他步骤均合理,则测量结果将 偏小 。
3.称量时,在右盘中加最小的砝码后,指针稍向左偏,小明调节平衡螺母使天平平衡,则测量结果将 偏小 。
4.称量时,在右盘中加最小的砝码后,指针稍向右偏,小明调节平衡螺母使天平平衡,则测量结果将 偏大 。
5.小明规范地调节横梁平衡,而且测量操作也是规范的,但所选择的砝码有一个缺损了一块,则测量结果将 偏大 。
6.小明在天平的左盘中放上一张纸后,横梁被调节平衡,接下来他将物体放在左盘的纸上,在右盘放入砝码,并调节游码使横梁再次平衡,则测量结果将 准确 。
[核心素养]
【问题讨论】
用托盘天平测量物体的质量时,将被测物体和砝码放反了,若天平平衡时,左盘放着100g和20g的砝码各一个,游码所在位置读数为2g,则物体的质量是( A )
A.118g B.120g
C.122g D.126g
【例】 小明同学在“用天平测物体质量”的实验中:
(1)首先取来托盘天平放在水平桌面上,游码移到标尺的零刻度处,若天平的指针静止在图甲所示位置,则可将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,使天平横梁在水平位置平衡。
(2)天平调节水平平衡后,小明按图乙所示的方法来称量物体的质量,小华立即对小明说:“你操作时至少犯了两个错误。”小华所说的两个错误是:
① 用手拿砝码 ;② 物体与砝码位置放反 。
(3)小明虚心地听取了小华的建议,重新进行操作。在称量过程中,当在右盘中加上最小的砝码后,又出现了如图甲所示的情况,他应该向右移动游码。
(4)天平再次调到水平平衡后,所用砝码和游码位置如图丙所示,那么小明所称量物体的质量是 46.4 g。
实验2 测量固体和液体的密度(10年4考,2024、2023、2020、2017年考)
测量固体的密度 测量液体的密度
基础考法 实验原理 ρ=
测量固体的密度
基础考法 实验
操作 (1)调节好天平,用天平测小石块
的质量,砝码和游码的位置如图甲
所示,则小石块的质量为
m= 26.4 g;
(2)如图乙所示,小明在量筒中装适量水,记下水的体积V1= 10 cm3,然后用细线将小石块悬挂后放入量筒中,记下水和小石块的总体积V2= 20 cm3,算出小石块体积为 10 cm3;
(3)根据上述测量结果计算出小石块的密度为 2.64 g/cm3
实验
结论 ρ= (用题中字母表示)
测量液体的密度
基础考法 实验
操作 (1)调节好天平,将食用油倒入烧杯中,用天平测出烧杯和食用油的总质量m1= 151.4 g,如图甲所示;
(2)将烧杯中食用油倒入量筒中,测出这部分食用油的体积
V= 40 mL,如图乙所示;
(3)用天平测量倒出食用
油后的烧杯质量m2=
113.4 g,如图丙所示;
(4)计算出这种食用油的密度是 0.95 g/cm3
实验
结论 ρ= (用题中字母表示)
能力提升 误差
分析 分析方法:先分析是所测质量还是体积出现了偏差,再利用密度公式确定所测密度是偏大还是偏小
(1)天平缺陷引起的误差
①砝码生锈或粘上污物:测得的质量 偏小 ;
②砝码磨损或缺角:测得的质量 偏大 ;
③天平的左盘或右盘缺一个角:测得的质量 准确 ;
(2)操作不规范引起的误差
①测量前天平调平衡时游码没有归零:测得的质量 偏大 ;
②测量前天平调平衡时,指针偏向分度盘中线处的右侧就停止调节:测得的质量 偏小 ;
③物体与砝码的位置颠倒且移动了游码:测得的质量 偏大 ;
④测量过程中向右调节了平衡螺母:测得的质量 偏小 ;
⑤用量筒测体积时俯视读数:测得的体积 偏大 ,密度 偏小
测量固体的密度
能力提升 误差
分析 ①用量筒测体积时有水从量筒中溅出:测得的体积 偏小 ,密度
偏大 ;
②实验中若先测小石块的体积,再测质量,用这种方法测得的密度与真实值相比偏 大 ;
③因小石块具有吸水性,实验所测小石块的密度值偏 大 ;
④实验中使用细线,是因为细线的体积可以忽略。假如细线的体积不能忽略,所测小石块的密度将偏 小
测量液体的密度
能力提升 误差
分析 ①若进行实验操作(2)步骤时,部分食用油附在量筒内壁上,导致食用油密度的测量结果 偏大 ;
②若进行实验操作(2)步骤时,如果不慎有食用油溅出,则测出的食用油密度会 偏大 ;
③仔细观察,发现在量筒的食用油中有大量小气泡,则他测得的食用油密度 偏小 ;
④若进行实验操作(2)步骤时,烧杯中的食用油没有倒尽,有较多残留,则对食用油密度的测量结果 无 (选填“有”或“无”)影响;
⑤先测液体的体积,再分别测出空烧杯的质量、烧杯与全部液体的总质量,由于量筒壁上残留了少量液体,测得的质量 偏小 ,密度 偏小 ;
⑥先测空烧杯的质量,再测烧杯与液体的总质量,最后测液体的体积,由于烧杯壁上残留少量液体,测得的体积 偏小 ,密度 偏大
【例1】(2025·信阳一模)兴趣小组想测量生活中一些物质的密度。
下面是测量土豆的密度,步骤如下:
(1)把天平放在水平台上,将游码移至标尺左端的零刻度线处指针的位置如图甲所示。此时应该向 右 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平平衡。
(2)在用天平称量的过程中操作方法如图乙所示,操作错误是 用手拿砝码 。
(3)向右盘中增减砝码时,当向右盘中加上最小砝码后,指针的位置如图甲所示,此时应 向右调节游码 ,直至指针指在分度盘中央位置。天平再次调节平衡后,土豆质量如图丙所示,则土豆的质量为 78.4 g。
(4)由于土豆较大,无法放入量筒,兴趣小组用一个大烧杯自制成溢水杯,如图丁所示,将土豆缓慢浸没在装满水的大烧杯中,同时用小桶收集溢出的水,测得溢出水的质量是67g,已知水的密度是为1.0×103kg/m3,则土豆的密度为 1.2 g/cm3(保留两位有效数字)。
(5)小红想测量花生油的密度,于是从家里带了一些花生油,测量的实验步骤如下:
①将空烧杯放在调好的天平上,测出其质量为m1;
②在烧杯中倒入适量的花生油,将其放在天平左盘上,测出烧杯和花生油的总质量为m2;
③将烧杯中的花生油倒入量筒中,读出量筒中花生油的体积为V。则花生油密度的表达式只要将实验步骤的顺序稍作调整就能使测量结果更准确,合理的顺序是 ②③① (选填写步骤序号),ρ花生油= (用测量的对应量符号表示)。
【例2】 (2025·南乐县一模)小华家的苹果树上果实累累,一家人喜获丰收。小华为辛勤的家人们榨苹果汁时,想知道苹果汁的密度,于是运用所学的物理知识进行测量。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码归零时指针静止的位置如图甲所示,应向 右 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,直到天平平衡。
(2)向烧杯中倒入适量苹果汁,将装有苹果汁的烧杯放在已调平的天平左盘,向右盘中加减砝码并调节游码,天平再次平衡后,右盘中砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,则苹果汁和烧杯的总质量为 86.4 g。
(3)将烧杯中的一部分苹果汁倒入量筒中,如图丙所示,则量筒中苹果汁的体积为 40 cm3。
(4)用天平测出剩余苹果汁和烧杯的总质量为44.4g,则小华所测苹果汁的密度为 1.05×103 kg/m3。
(5)小华在把烧杯中的苹果汁倒入量筒中时,如果有几滴苹果汁滴到桌面上,会导致所测苹果汁密度值 偏大 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)实验中因量筒损坏,小华思考后,使用天平、烧杯、适量的水和记号笔,也测出了苹果汁的密度。请将实验步骤补充完整:
①用已调好的天平测出空烧杯的质量m1;
②向烧杯中倒入适量苹果汁,用记号笔在烧杯外壁标记好苹果汁液面的位置,用天平测出烧杯内苹果汁和烧杯的总质量m2;
③将烧杯中的苹果汁倒出并把烧杯内残留的苹果汁擦干后,再向烧杯中倒入水至标记处,用天平测出烧杯内水和烧杯的总质量m3;
④苹果汁密度的表达式:ρ苹果汁= ρ水 (用m1、m2、m3和ρ水表示)。
考点1 天平的使用(10年4考)
【典例1】 (2025·渑池县模拟)小丽用天平测量一个大樱桃的质量,她把天平放到水平桌面上,将游码移至标尺左端的零刻度处,发现指针在分度盘上的位置如图甲所示,应该向 右 旋动平衡螺母,使横梁水平平衡。天平平衡后,小丽同学按图乙所示的方法称量大樱桃的质量,请写出一处错误:
用手拿砝码 ,纠正了错误,正确操作后,天平再次平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图丙所示,则大樱桃的质量是 10.6 g。
解题思路 天平要先放到水平桌面上,再将游码移至标尺左端的零刻度处,然后调节平衡螺母,使指针指在分度盘的中央,在调节时遵循左偏 右调 、右偏左调的规律;使用天平时,要“左物右码”,添加砝码时要用 镊子 ,且轻拿轻放;天平读数时,要将砝码的质量与游码的示数相加。图丙中,标尺的分度值是0.2g,其示数为0.6g,则物理的质量为:10g+0.6g=10.6g。
[类题通法]
考点2 密度公式的应用及密度特性(10年6考)
【典例2】 (2025·内乡县一模)下列关于质量、体积、密度的说法,正确的是( C )
A.夏天,将一瓶奶茶放入冰箱,一段时间后发现奶茶全结成冰,奶茶结冰后体积变小
B.通常用塑料泡沫做电影场景中倒塌的“墙壁”,是因为塑料泡沫的密度大
C.一只瓶子能装2kg酒精(ρ=0.8×103kg/m3),如果装满水,则瓶内水的质量大于2kg
D.医院里的氧气瓶中的氧气用去了一半后,质量减半,体积不变,密度不变
解题思路 同种物质,物态不同时,质量不变,体积变化,密度一般要 发生变化 。将一瓶奶茶放入冰箱,一段时间后发现奶茶全结成冰,密度变小,质量不变,由ρ=可知体积变大;通常用塑料泡沫做电影场景中倒塌的“墙壁”,是因为塑料泡沫的 密度小 ;瓶子装满酒精或水时,液体的体积都等于瓶子的容积,则酒精和水的 体积 相同,水的密度大于酒精的密度,由m=pV可知水的质量大于酒精的质量,即大于2kg;医院里的氧气瓶中的氧气用去了一半后,质量 减半 ,体积 不变 ,ρ=可知密度 变小 。
[类题通法] (1)密度是物质的一种特性,与物质的种类、状态和温度有关。
(2)某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度,密度是物质的一种特性,对于确定的某种物质,它的密度不随质量、体积的改变而改变。
04
真题模拟·明晰命题
命题点1 质量、密度的理解
1.(2021·河南)在物理学中,常用比值法来定义物理量,如:用质量与体积之比定义“密度”。请你再列举一例:用 路程与时间 之比定义“ 速度 ”。
2.(2023·河南节选)奋斗者号潜水器从海底采集的岩石到海面后质量变大。
( × )
3.(2021·河南节选)“嫦娥五号”采集的月球样品带回地球后,质量会变。
( × )
4.(2021·河南节选)一位中学生的质量约为50kg。( √ )
5.(2024·确山县模拟)如图是某实验小组根据测出的甲、乙两种物质的质量和体积,描绘出的m-V的图像。由图像分析可知,体积相同的甲、乙两物质,其质量之比为 4∶1 ;把质量相同的这两种物质混合,混合后的平均密度为 2g/cm3 。
6.(2025·郑州模拟)朱仙镇木版年画从一个古老技艺逐渐发展为国家级非遗项目,如图是匠人在精雕细刻。在雕板过程中,木板没有发生变化的是
( C )
A.体积 B.质量
C.密度 D.形状
命题点2 测量固体的密度
7.(2022·河南)小丽在乒乓球比赛中获得一枚金牌,她想测出该金牌的密度。她先用天平测出金牌的质量m1,然后将金牌浸没到装满水的溢水杯中,溢出的水流入质量为m2的空烧杯中,测得烧杯和溢出水的总质量为m3。已知水的密度为ρ水,则金牌的密度为( B )
A.ρ水 B.ρ水
C.ρ水 D.ρ水
8.(2023·河南)家乡的土豆丰收了,小红想利用所学知识测量土豆的密度。
(1)把天平放到水平台上,将游码移至标尺左端的 零刻度线 处,调节
平衡螺母 使横梁平衡。
(2)将土豆放在天平左盘,向右盘增减砝码并调节游码,当天平平衡时,砝码质量及游码在标尺上的位置如图所示,土豆的质量为 154 g。
(3)由于土豆较大,无法放入量筒,于是小红将它缓缓放入一个盛满水的溢水杯中,直至浸没,测得溢出水的质量为140g。已知水的密度为1.0g/cm3,则土豆的体积为 140 cm3,密度为 1.1 g/cm3。在测量溢出水的质量时,不小心有水溅出,测得土豆的密度与真实值相比 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)回家后:小红又利用电子秤、杯子和水测出了土豆的密度。测量过程如下:
①把土豆放在水平放置的电子秤上,电子秤示数为m1;
②取下土豆,将装有适量水的杯子放在电子秤上,电子秤示数为m2;
③将用细线系好的土豆缓缓浸没在水中,水未溢出且土豆不触碰杯底,电子秤示数为m3。
④求出土豆的密度ρ= ρ水 。(用m1、m2、m3、ρ水表示)
命题点3 测量液体的密度
9.(2024·河南)诗句“蜂儿不食人间仓,玉露为酒花为粮。作蜜不忙采蜜忙,蜜成犹带百花香”,赞美了勤劳、无私的蜜蜂。对蜜蜂感兴趣的小华进行了以下专题研究。
(1)神奇功能
蜜蜂能根据气味找到蜜源,这是由于分子在不停地 做无规则运动 。蜜蜂飞行时与空气摩擦带正电,而花粉带负电。花粉能吸到蜜蜂身上,是由于异种电荷 相互吸引 。
(2)飞行时间
蜜蜂有时要到很远的地方采蜜。若一只蜜蜂从蜂巢出发,飞行5km到达某采蜜点,采蜜后再原路返回蜂巢,一天如此采蜜15次,飞行速度为24km/h,则该蜜蜂一天飞行的时间为多少?
解:蜜蜂一天中采蜜飞行的总距离s总=n×2s=15×2×5km=150km,
根据速度公式可得t==6.25h。
(3)蜂蜜密度
蜂蜜的品质与密度有关。为测量蜂蜜的密度,先测出一个空瓶的质量m1;再将瓶子装满水,测出总质量m2;然后倒出瓶中的水,擦干后装满蜂蜜,测出总质量m3。请根据所测的物理量和水的密度ρ水,推导出蜂蜜密度的表达式。
解:水的质量m水=m2-m1,
蜂蜜的质量m蜂蜜=m3-m1,
根据两次都是装满瓶子,则两种液体的体积相等,
有,即,
则蜂蜜的密度表达式:ρ蜂蜜=ρ水。
情形
横梁状态
调节方法
称量
前横
梁平
衡调节
1
向右调节平衡螺母 使指针对准分度盘中线
2
向左调节平衡螺母 使指针对准分度盘中线
情形
横梁状态
调节方法
称量
前横
梁平
衡调节
3
游码归零 , 向右调节平衡螺母 使指针对准分度盘中线
4
游码归零 , 向右调节平衡螺母 使指针对准分度盘中线
5
游码归零 , 调节平衡螺母 使指针对准分度盘中线
情形
横梁状态
调节方法
称量
时放
最小
砝码后
6
取下最小砝码 ,移动 游码 使指针对准分度盘中线
7
移动 游码 使指针对准分度盘中线
测量固体的密度
特殊方法测密度
(1)标记法
①②③④
固体的体积:V固=V加水=
待测固体的密度:ρ固= ρ水
(2)溢水法
①②③④
固体的体积:V固=V溢水=
固体的密度:ρ固= ρ水
测量液体的密度
特殊方法测密度
等体积法——标记法(水的密度为ρ水)
①②③
待测液体的体积:V液=V水=
待测液体的密度:ρ液= ρ水
$