内容正文:
专题08 质量与密度
目 录
目标导图
考点深解
考点1 质量——物体的固有属性 / 考点2 密度——物质的特征
考点3 密度的测量 / 考点4 密度的应用
实验探究
实验1 测量液体物质的密度 / 实验2 测量固体物质的密度
拓展实验1 利用浮力测量固体物质的密度 / 拓展实验2 特殊方法测量液体的密度
命题突破
突破1 质量的概念与天平的使用 / 突破2 密度的理解与公式应用
突破3 密度测量实验与误差分析 / 突破4 密度的实际应用
重难攻坚
难点1 密度公式的综合应用 / 难点2 空心物体的判断与体积计算
练测提能
1. 主线:以“质量的特性与测量→密度的概念与计算→密度的测量实验→密度的实际应用”为主线,构建“基础物理量认知→核心特性探究→实验操作落地→实际场景应用”的完整复习链条;
2. 关键线索:围绕“质量是物体的固有属性、密度是物质的特性”这一核心认知展开,串联起单位换算、仪器使用、误差分析、公式变形等关键知识点,精准覆盖中考基础题、实验题、计算题高频考点,适配一轮复习夯实基础、对接考点的需求。
◇考点 1 质量——物体的固有属性(基础核心)
1. 核心定义与属性
(1)定义:物体所含物质的多少,用符号m表示;
(2)固有属性:质量不随物体的形状、状态、位置和温度的改变而改变(中考常考判断场景:① 冰熔化成水,质量不变;② 铁块从地球带到月球,质量不变;③ 把橡皮泥捏成不同形状,质量不变;反之,若物体质量改变,说明其所含物质的多少发生了变化)。
2. 单位换算
(1)国际主单位:千克(kg);
(2)常用单位:吨(t)、克(g)、毫克(mg);
(3)换算关系:1t=10³kg,1kg=10³g,1g=10³mg(需熟练掌握跨单位换算,如2.5t=2.5×10⁶g,500mg=5×10⁻⁴kg,中考常考单位换算填空或计算前提)。
3. 常见估测
①一个鸡蛋的质量约50g;②一个苹果的质量约150g;③ 成年人的质量约50-70kg;④ 物理课本的质量约200g;⑤ 一枚一元硬币的质量约6g;⑥ 一瓶500mL矿泉水的质量约500g(注:水的密度1g/cm³,500mL=500cm³,m=ρV=500g);
关键提醒:区分质量与重力单位(如“一个鸡蛋重约0.5N”描述的是重力,“一个鸡蛋质量约50g”描述的是质量,中考常考两者混淆辨析)。
4. 测量工具与规范使用(中考实验操作重点)
(1)常用工具:① 实验室核心工具:托盘天平;② 生活中常用:台秤、电子秤、杆秤、案秤;
(2)托盘天平使用“五步骤”(中考实验题必考操作,步骤错误直接丢分):
①放:天平必须置于水平工作台面,游码移至标尺左端零刻度线处(游码归零是调平的前提);
②调:调节横梁两端的平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处(调节原则:左偏右调,右偏左调;若指针左右摆动幅度相同,也视为平衡);
③称:严格遵循“左物右码”,用镊子加减砝码(禁止用手直接拿砝码,防止砝码生锈影响测量精度),加减顺序“先大后小”,若最小砝码无法使天平平衡,再移动游码(不可先移游码再加减砝码);
④读:物体质量=砝码总质量+游码左侧对应刻度值(游码读数关键看左侧边缘,易错点:误读游码右侧刻度,导致测量结果偏大);若不慎放反物体和砝码,需用“砝码总质量-游码刻度值”计算(中考常考纠错计算,如砝码总质量20g,游码刻度1.4g,放反后物体质量=20g-1.4g=18.6g);
⑤收:测量完毕后,用镊子将砝码放回砝码盒,游码移回标尺左端零刻度线处,将天平整理好,以备下次使用。
注意事项:
①不将潮湿物体、化学药品直接放在天平托盘上(防止腐蚀托盘);
②不超过天平的量程(避免损坏天平横梁);
③测量过程中不可调节平衡螺母(仅调平阶段调节)。
易|错|提|醒
1. 属性误区:认为“物体的质量随位置、状态改变而变化”(如“铁块带到月球质量变小”“冰熔化成水质量变小”,均错误,质量与位置、状态无关);
2. 操作误区:天平使用未游码归零、用手拿砝码、测量过程中调节平衡螺母、物体和砝码放反;
3. 估测误区:混淆质量与重力单位(如误说“一个苹果质量约1.5N”“一瓶矿泉水重500g”);
4. 读数误区:游码读数看右侧刻度,或忽略游码分度值(如游码分度值0.2g,误读为0.1g)。
◇考点 2 密度——物质的特征(核心考点)
1. 定义与物理意义
(1)定义:某种物质组成的物体的质量与它的体积之比,公式,变形公式:m=ρV、;
(2)物理意义:反映物质的一种特性,不同物质的密度一般不同(可用于鉴别物质,中考基础应用场景:已知物体质量和体积,计算密度后对比密度表确定物质种类);
(3)关键理解:同种物质的密度与质量、体积无关
(4)特殊情况:同种物质的密度与状态、温度有关(如冰ρ=0.9×10³kg/m³,水ρ=1×10³kg/m³,中考常考状态对密度的影响;温度升高,大部分物质密度变小,水在4℃时密度最大,是特殊情况,中考偶尔涉及)。
2. 单位与换算
(1)常用单位:① 国际单位:千克每立方米(kg/m³);② 常用单位:克每立方厘米(g/cm³);
(2)换算关系:1g/cm³=1×10³kg/m³;
(3)常见错误:计算时未统一单位(如用kg和cm³直接代入公式,导致结果数量级错误,如ρ=m/V中,m=2kg,V=1cm³,未统一单位会算出ρ=2kg/cm³,正确做法是将V=1cm³=1×10⁻⁶m³,算出ρ=2×10⁶kg/m³)。
3. 常见物质密度
① ρ水=1×10³kg/m³=1g/cm³;② ρ酒精=0.8×10³kg/m³(或0.8g/cm³);③ ρ煤油=0.8×10³kg/m³;④ ρ铁=7.9×10³kg/m³;⑤ ρ铝=2.7×10³kg/m³;⑥ ρ铜=8.9×10³kg/m³;⑦ ρ空气=1.29kg/m³;
应用场景:已知质量和体积时,计算密度对比密度表鉴别物质。
4. 体积测量方法
(1)形状规则固体(如正方体、长方体、圆柱体):用刻度尺测量关键长度,按公式计算体积:① 正方体V=a³(a为边长);② 长方体V=abc(a、b、c为长、宽、高);③ 圆柱体V=Sh(S为底面积,h为高度,S=πr²,r为底面半径);中考常考规则固体体积计算,需熟练掌握公式。
(2)形状不规则固体(排水法,中考实验高频,适用于不吸水、不溶于水的固体,如石块、铁块):① 实验步骤:量筒中倒入适量水(“适量”指水能完全浸没固体,且固体浸没后水不溢出量筒),记录水的体积V₁→ 用细线系住固体,缓慢浸没在水中(确保完全浸没,易错点:固体未浸没或排水时有水溢出,导致体积测量误差),记录水和固体的总体积V₂→ 固体体积V=V₂-V₁;
② 特殊情况:若固体漂浮,可采用“沉坠法”,中考偶尔考漂浮固体体积测量。
(3)液体体积:直接用量筒测量,读数时视线必须与液体凹液面的底部相平(中考核心易错点:俯视读数偏大,仰视读数偏小,常考读数误差分析,如俯视量筒中20mL水,读数可能为22mL,实际体积仍为20mL)。
易|错|提|醒
1. 特性误区:认为“体积越大,密度越小”“质量越大,密度越大”(错误,同种物质密度恒定,与质量、体积无关,如大铁块和小铁块密度相同);
2. 单位误区:未掌握1g/cm³与1×10³kg/m³的换算,计算时单位不统一(如用ρ=1g/cm³和m=2kg直接计算体积);
3. 量筒读数误区:俯视或仰视读数,忽略“凹液面底部相平”的规则,或误将凸液面(如水银)的顶部作为读数依据;
4. 排水法误区:固体未完全浸没、倒入水过少或过多、细线体积过大未忽略,导致体积测量偏差。
◇考点 3 密度的测量(高频实验)
1. 实验核心原理
2. 固体密度测量(不吸水、不溶于水,如石块、铁块,中考最常考)
(1)实验器材:天平、量筒、细线、水、待测固体;
(2)实验步骤:
①用天平测出固体的质量m(先测质量再测体积,避免固体沾水导致质量测量偏大;若先测体积再测质量,固体表面沾水会使质量测量值偏大,最终密度偏大);
②量筒中倒入适量水,记录水的体积V₁;
③用细线系住固体,缓慢浸没在水中,记录水和固体的总体积V₂;
④计算固体密度ρ=m/(V₂-V₁);
(3)误差分析:
a. 先测体积再测质量:固体表面沾水,质量测量值偏大,最终密度偏大;
b. 固体未完全浸没:体积测量值V₂-V₁偏小,最终密度偏大;
c. 细线体积过大:导致V₂测量值偏大,体积测量值V₂-V₁偏大,最终密度偏小;
d. 砝码生锈:砝码实际质量变大,测量的质量值偏小,最终密度偏小;
e. 砝码磨损:砝码实际质量变小,测量的质量值偏大,最终密度偏大。
3. 液体密度测量
(1)实验器材:天平、量筒、烧杯、待测液体;
(2)实验步骤(中考标准流程,避免烧杯沾液误差)
①用天平测出烧杯和液体的总质量m₁;
②将烧杯中的部分液体倒入量筒中,记录量筒中液体的体积V(倒出部分液体,而非全部,避免烧杯内壁沾有液体导致体积测量误差);
③用天平测出烧杯和剩余液体的总质量m₂;
④计算液体密度ρ=(m₁-m₂)/V(m₁-m₂为倒入量筒中液体的质量);
(3)误差分析(中考实验常考题):
a. 烧杯内壁沾有液体:倒入量筒的液体体积V测量值偏小,而质量m₁-m₂测量准确,最终密度偏大;
b. 量筒读数误差:俯视导致V偏小,密度偏大;仰视导致V偏大,密度偏小;
c. 倒入液体时溅出:部分液体溅出烧杯外,未倒入量筒,导致V偏小,密度偏大;
d. 先测空烧杯质量,再测烧杯和液体总质量,最后倒液体入量筒:与标准步骤误差相同,均可能因烧杯沾液导致V偏小。
4. 特殊固体密度测量(拓展考点)
(1)吸水固体(如木块、粉笔):先在固体表面涂一层薄蜡(防止吸水),再用排水法测体积;或先测固体质量,再将固体完全浸没在水中,待吸足水后测总体积(避免吸水导致体积测量偏差);
(2)漂浮固体:
①方法一(沉坠法):如测木块密度,先测木块质量m→ 量筒装水测体积V₁→ 用铁块将木块拉入水中完全浸没,测总体积V₂→ 木块体积V=V₂-V₁→ 密度ρ=m/V;
②方法二(漂浮法):利用漂浮条件F浮=G,结合阿基米德原理(后续浮力知识点衔接,一轮复习暂聚焦基础方法)。
易|错|提|醒
1. 原理遗漏:实验题未写“ρ=m/V”核心原理,或公式书写错误(如写成ρ=V/m);
2. 步骤错误:固体密度测量先测体积再测质量,液体密度测量倒出全部液体;
3. 误差分析混乱:无法区分“质量/体积测量偏差”与“密度结果偏差”的关系(如体积测量偏小→密度偏大,质量测量偏小→密度偏小);
4. 器材使用错误:用手拿砝码、量筒读数视线错误、调平阶段未游码归零;
5. 特殊固体处理失误:吸水固体未做防吸水处理,漂浮固体未用沉坠法测体积。
◇考点 4 密度的应用(生活场景)
1. 鉴别物质
(1)方法:测量未知物质的密度,与密度表中的数据对比,若密度相等,大概率是该物质(需结合其他性质进一步确认)。
(2)示例:测得某矿石密度为2.6×10³kg/m³,对比密度表可知该矿石可能是花岗岩。
2. 计算不便于直接测量的质量
(1)适用场景:物体体积易测但质量难测(如大型石碑)。
(2)公式:m=ρV(先测体积V,查密度表得ρ,计算质量m)。
3. 计算不便于直接测量的体积
利用变形公式V=m/ρ(适用于无法直接用量筒测量的物体,如不规则金属块、珍贵矿石、小零件)。
示例:已知一块质量为500g的铁块,ρ铁=7.9×10³kg/m³,求其体积:
①统一单位:m=500g=0.5kg;
②体积V=m/ρ=0.5kg/(7.9×10³kg/m³)≈6.3×10⁻⁵m³=63cm³;
关键提醒:单位换算易错,需熟练掌握kg与g、m³与cm³的换算(1m³=10⁶cm³)。
4. 判断物体实心/空心
核心思路:假设物体为实心,对比“实际值”与“实心值”的差异;已知某物体质量m物、体积V物,物质标准密度ρ标,三种判断方法:
(1)比较密度法:测量铁球的密度ρ测,若ρ测=ρ铁→实心;若ρ测<ρ铁→空心。
(2)比较质量法:假设铁球是实心的,计算其质量m实=ρ铁V球,若m测=m实→实心;若m测<m实→空心。
(3)比较体积法:假设铁球是实心的,计算其体积,若V实=V球→实心;若V实<V球→空心(空心体积V空=V球-V实)。
5. 混合物质密度计算
(1)原理:混合后的总质量m总=m₁+m₂,总体积V总=V₁+V₂,混合密度。
(2)注意:混合后体积一般不等于两种物质体积之和(若题目未说明“体积不变”,需按实际总体积计算)。
易|错|提|醒
1. 公式变形错误:计算质量时误用V=ρm,计算体积时误用m=ρV,基础公式混淆;
2. 单位不统一:将kg与cm³、g与m³直接代入公式,导致结果数量级错误(如ρ=1×10³kg/m³与m=50g直接计算);
3. 空心判断误区:仅通过“质量或体积单一数据”判断,未结合密度公式计算,或空心体积计算时误将V实-V物写成V物-V实;
4. 混合密度误区:直接取两种物质密度的平均值作为混合密度(错误,需用总质量除以总体积);
5. 计算失误:小数运算、指数运算错误(如10³×10⁻⁶=10⁻³,误算为10³)。
1.一杯水,现在用掉半杯水。关于剩下的半杯水,下列说法正确的是( )
A.密度减半,质量减半 B.体积减半,密度也减半
C.质量减半,密度不变 D.质量、体积、密度均减半
2.如题图所示,是某学习小组在用天平、量筒和水测量小石块的密度时的部分场景,下列选项正确的是( )
A.调节天平平衡后,测质量时若分度盘指针向右偏,应向左调平衡螺母
B.实验时,添加砝码的合理顺序是、、
C.石块放右盘,天平平衡时砝码示数如图,测出石块的质量为
D.应该先测小石块的体积,再测它的质量
3.在调节天平平衡时,发现无论怎么调节都不能把天平调平衡,于是在右盘内放了3g沙子后天平平衡了。然后将物体放在天平左盘,向右盘放30g砝码,再将游码拨到3g刻度线处时,天平刚好平衡,则该物体的质量是( )
A.27g B.30g C.33g D.36g
4.如图是小明同学在研究甲、乙两种不同的固体物质的质量和体积的关系时得出的图像。则根据图像,下列说法中不正确的是( )
A.质量相同时,甲、乙的体积之比
B.甲、乙密度之比
C.乙的质量为5g时,乙的体积是
D.由甲物质制成体积为,质量为16g的球,该球是空心的
5.两个完全相同的瓶子装有不同的液体,放在已调平衡的天平上,静止后如图所示则甲瓶液体质量 乙瓶液体质量,甲瓶液体密度 乙瓶液体密度。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
6.45g的水结冰后体积会增加 cm3();医院氧气钢瓶中氧气的密度为1.2kg/m3,当氧气使用一半之后,钢瓶中氧气的密度为 kg/m3。
7.刘兵同学用天平和量筒测某种矿石的密度。他用天平正确测量矿石的质量如图甲所示,正确测量矿石的体积如图乙所示,由此可知,矿石的质量是 g,矿石的密度 。
8.小明同学用实验室中的天平测量某物体的质量。使用前,应先把天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端 ,当指针位置如图(a)所示时,应向 调节 ,使指针指在分度盘的中央,这时天平水平平衡。用此天平测量一个金属块的质量时,应将金属块放在天平的 盘,天平平衡时,另一盘中砝码及游码的位置如图(b)所示,此金属块的质量为 g。
9.甲、乙两个小球是同种材料制成的金属球,其中只有一个是空心的。通过测量,甲球的质量为,体积为,乙球的质量为,体积为,则空心球应该是 (选填“甲”或“乙”)球;该种金属材料的密度是 。
10.小莹买了一个铜球饰品,想利用所学知识测铜球密度,但家中的测量工具只有电子秤,于是她先测出铜球质量为,如图A测出一个杯子装满水的总质量为,再缓慢将铜球放入水中,将溢出的水擦干如图B,测出此时总质量为,计算铜球的密度为 ;小莹查阅密度表发现铜的密度近似为,了解到她的铜球可能为空心,则空心部分的体积为 。
11.小明利用铁球、小试管、量筒做了如下实验。他先向量筒内倒入适量的水,再放入小试管使其漂浮,如图甲所示,量筒的示数为V1;将铁球放入小试管中,小试管仍漂浮,如图乙所示,量筒的示数为V2;将铁球从小试管中取出放入水中,铁球沉底,如图丙所示,量筒的示数为V3。水的密度用表示,此铁球的密度表达式是 。
◇实验 1 测量液体的密度
实验目的
测量盐水的密度
实验原理
实验器材
天平、烧杯、量筒、盐水
进行实验与收集证据
(1)用天平测量烧杯和盐水的总质量,如图甲所示,并把测量的数据记录在表格中;
(2)将一部分盐水倒入量筒,读出量筒中盐水的体积V,如图乙所示;
(3)用天平测量烧杯 剩余盐水的总质量,如图丙所示;则量筒中盐水的质量:;
(4)计算盐水的密度:。
实验数据记录表格:
烧杯和盐水的质量/g
烧杯与所剩盐水的质量/g
量筒中盐水的质量/g
量筒中盐水的体积/cm3
盐水的密度/(kg·m-3)
实验结论
根据公式计算出盐水的密度为。
评估交流
(1)天平使用前要现将游码拨到零刻度线处,再调平,然后使用。
(2)被测量物体放在左盘,砝码放在右盘,不能放反了。
(3)量筒内液体读数时视线要与液体的凹(或凸)液面相平。
(4)测液体的质量时,必须先测出烧杯和液体的总质量,再测烧杯和剩余液体的质量,如果先测空烧杯质量,再测烧杯与液体的总质量,将烧杯中液体倒入量筒中时,烧杯壁上会附着一定量的液体,使测得的体积偏小,求得的密度偏大。
◇实验 2 测量固体物质的密度
实验目的
测量小石块的密度
实验原理
实验器材
天平、量筒、烧杯、水、小石块、细线
进行实验与收集证据
(1)用天平测出小石块的质量,如图甲所示,并将测量的数据记录在表格中;
(2)在量筒中倒入适量的水,记下体积为,如图乙所示;
(3)用细线系住石块,将石块缓慢浸没在水中,记下体积为,如图丙所示;则石块的体积;
(4)计算石块的密度:。
实验数据记录表格:
石块的质量/g
量筒内水面对应的刻度/cm3
放入石块后水面对应的刻度/cm3
石块的体积/cm3
石块的密度/(kg·m-3)
实验结论
根据公式计算出石块的密度为。
评估交流
为了使所测得的质量准确,固体的质量应在测量体积之前进行,否则固体上沾有大量的水,使测得的质量偏大,求得的密度偏大。
实验改进与创新
◇拓展实验 1 利用浮力测量固体物质的密度
1.等体积法(用排开水的体积等效物体的体积)
实验原理
物体浸没在水中时,V物 = V排 =
实验器材
天平、烧杯、水、小石块
进行实验与收集证据
(1)用调节好的天平,测得待测固体的质量为m1;
(2)用天平测出装满水的烧杯总质量为m2;
(3)把待测固体放入装满水的烧杯中,用天平测出待测固体和剩余水及烧杯的总质量为m3;
(4)计算出待测固体排开水的质量为m排水=m2+m1-m3;ρ物 =
2.一漂一沉法(用漂浮时排开水的质量代替物体质量,以橡皮泥为例)
实验原理
物体漂浮时m物=m排=ρ水V排。【“一漂”得质量;“二沉”得体积。】
实验器材
量筒、橡皮泥
进行实验与收集证据
(1)量筒中装入适量的水,体积为V1;
(2)把橡皮泥做成船形漂浮在量筒的水面上,记下体积V2;
(3)让橡皮泥沉入量筒的水底,记下体积V3;
(4)计算物体密度ρ=
◇拓展实验 2 特殊方法测量液体的密度
1.双漂法
实验原理
同一物体在不同液体中漂浮时,他们的浮力相等
进行实验与收集证据
(1)将自制密度计放入水中,测出密度计浸入水中的深度h1;
(2)将自制密度计放入待测液体中,测出密度计浸入待测液体中的深度h2;
(3)可推导出待测液体的密度为:ρ液 =
2.三提法
实验原理
物体浸没在不同的液体中,两次排开液体体积相等
进行实验与收集证据
(1)用弹簧测力计测出物体A在空气中的重力G;
(2)将物体A完全浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数F1;
(3)将物体A完全浸没在待测液体中,读出此时弹簧测力计的示数F2;
(4)可推导出待测液体的密度为:ρ液 =
1.小花从市场买了一桶色拉油,她想测量色拉油的密度。
(1)实验步骤如下:
①将托盘天平放在 台上,移动 至标尺零刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使横梁水平平衡;
②用天平称出空烧杯的质量为10g;
③往烧杯中倒入适量的色拉油,将装色拉油的烧杯放在左盘,天平平衡时所用砝码和游码的位置如图乙所示,则烧杯和色拉油的总质量为 ;
④将烧杯中的色拉油全部倒入量筒中,静置一段时间后色拉油的体积如图丙所示,则量筒中色拉油的体积为 。
(2)该色拉油的密度为 。
(3)分析小花同学的实验过程,你认为测量结果 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)为了减小上述实验的误差,只要调整上面的实验步骤顺序即可,调整后的全部实验步骤是 (只填写实验步骤前的序号)。
2.某小组在“测量矿石密度”的实验如图所示:
(1)调节天平平衡后,小滨同学按图甲所示的方法称量矿石的质量,请写出其中的一处错误: ;
(2)小滨纠正了错误,正确操作,天平再次平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示,所称量矿石的质量是 g;
(3)小滨在量筒内倒入20mL的水,放入矿石后量筒内水面如图丙所示,矿石密度是 ;
(4)小滨同学在整理器材时发现右盘中有一个砝码缺了一角,该情况会导致所测密度值 (选填“偏大”或“偏小”);
(5)若测量矿石的质量时,将最小为5g的砝码放入托盘天平的右盘后,分度标尺的指针偏转如图丁所示,接下来的操作是 ,直至天平横梁平衡;
(6)小明提出另一种测量矿石密度的方案,实验步骤如下:
①天平测出矿石的质量;
②在烧杯中装适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量;
③将矿石浸没在水中,在烧杯的水面处做一个标记;
④取出矿石,向烧杯中加水至标记处,用天平测出此时烧杯和水的总质量。
⑤矿石密度的表达式 (用、、、表达);步骤④中取出矿石时,矿石会沾上少量的水,对测量结果 (选填“有”或“没有”)影响。
3.小华使用电子秤、薄壁空水杯等实验器材测量某金属块的密度,实验步骤如下:
①将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再按电子秤的清零键,使其示数为零,即电子秤不显示空水杯的质量。
②空水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为。
③用细线系好金属块,使其浸没在水中(不触碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为。
④使金属块沉入水底并松开手,如图丁所示,电子秤示数为。
(1)实验中测出,,,水的密度为,取,则金属块浸没在水中受到的浮力 。
(2)金属块的密度 。
4.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小宇进行了如图所示的各项操作,弹簧测力计的示数如图所示:
(1)分析比较步骤A和D、E可知:浮力大小与物体浸没在液体中的 无关。
(2)分析A和 三个步骤可知:浮力的大小与液体的密度有关,实验中某液体的密度比水的密度 (选填“大”或“小”)。
(3)分析实验数据可知,金属块密度为 kg/m3。小宇做完实验后发现弹簧测力计指针在“0”刻度线的上方,则以上算得的金属块密度值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
◇突破 1 质量的概念与天平的使用
典例1(2025·湖南·中考真题)小红用托盘天平测量一块橡皮的质量。
(1)把天平放在水平的桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,指针的位置如图甲所示,此时应将平衡螺母向 端调节,使横梁水平平衡。
(2)调节天平平衡后,把橡皮放在左盘中,在右盘中加减砝码后,观察到指针左偏,于是进行如图乙所示的操作,请指出其操作的不当之处: 。
(3)经过正确操作,横梁达到水平平衡时,右盘砝码的质量及游码的位置如图丙所示,此橡皮质量为 g。
变式1-1(2025·甘肃白银·一模)小明用天平测量一个物体的质量。天平调节平衡后,放上物体,通过加减砝码及移动游码,使天平横梁再次水平平衡时,如图所示,则物体的质量为 g;若航天员将该物体带到空间站中,该物体的质量将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
变式1-2一位同学准备用天平测物体的质量,他先把天平放在水平桌面上,但游码还在0.4g处他就已经调节平衡螺母使天平水平平衡了,如图所示测量质量时天平横梁恰好平衡,那么被测物体的质量为 g。
◇突破 2 密度的理解与公式应用
典例2(2025·青海西宁·中考真题)气凝胶被称为“世界上最轻的固体”,有一种全碳气凝胶密度为,这里的“轻”指 小;若用全碳气凝胶做一个体积为实心中学生模型,模型的质量为 。
变式2-1(2025·安徽铜陵·二模)甲、乙两个物体由同种材料制成,一个为实心,一个为空心。其中甲的质量为6g,体积为;乙的质量为15g,体积为;则空心物体的空心部分的体积为 。
变式2-2(2025·江苏常州·一模)泡沫铝是一种含有大量气孔的金属材料,它能保温、隔音、不易锈蚀,是制造飞机与火箭的理想材料,由此推断:泡沫铝具有良好的 (导热/隔热)性。一块泡沫铝,孔隙度(气孔体积占总体积的百分比)为90%,其密度为金属铝密度的 倍。
◇突破 3 密度测量实验与误差分析
典例3(2025·甘肃·中考真题)小童外出游玩时捡到一颗白色的小石头,看着很像和田白玉,他想到可以用测密度的方法来鉴别是不是和田白玉,具体方法如下。
(1)将托盘天平放在水平桌面上,取下两侧垫圈后,将游码移至标尺 处,然后调节平衡螺母,直至指针对准分度盘中央的刻度线;
(2)用调好的天平测量石头的质量。天平平衡后,右盘中砝码的数量和游码对应的位置如图甲所示,则石块的质量是 g;
(3)测体积时,先往量筒内倒入40mL的水,然后用细线拴住石头放入水中,石头沉底后,量筒中液面的高度如图乙所示,由此计算出石头的密度为 g/cm3。
(4)查阅资料发现,和田白玉的密度在2.9g/cm3至3.1g/cm3之间,通过对比可知此石头 (选填“是”或“不是”)和田白百玉;
(5)小童在实验评估时,考虑到石头会吸水,请你说明这对密度测量结果会产生怎样的影响,并说明理由(石头体积变化不计): 。
变式3-1(2025·山西吕梁·一模)学习小组利用如图所示的实验仪器,测量桑葚汁的密度。
(1)把天平放在水平台上,将游码移到标尺左端的 处,调节平衡螺母,使天平平衡;
(2)将适量的桑葚汁倒入量筒中,桑葚汁的体积如图甲所示。然后将量筒中的桑葚汁全部倒入空烧杯中(已知空烧杯的质量为19.4g),测出烧杯和桑葚汁的总质量如图乙所示,为 g,则桑葚汁的密度为 ;
(3)用该实验方案得到的测量结果较真实值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
变式3-2(2025·福建·一模)小雨利用注射器、天平(带砝码)测量酒精的密度。
(1)将天平放在水平台上,游码调至标尺左端零刻度线处,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向 移动,使天平横梁平衡。
(2)用注射器抽取适量酒精,体积如图乙所示为 mL。将装有酒精的注射器放到天平上,测得注射器和酒精的总质量为28g。
(3)用注射器继续抽取酒精至20mL处,再将注射器放到天平上,测得注射器和酒精的总质量如图丙所示为 g,测得酒精的密度为 g/cm3.
(4)若第2次使用注射器抽取的酒精中混有气泡,则测得的酒精密度值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
◇突破 4 密度的实际应用
典例4(2025·河北邯郸·一模)俗话说的好:“只要功夫深,铁杵磨成针”,此过程中铁棒的密度 ;在寒冷的冬天,裸露在室外的自来水管容易爆裂,其原因是水管中的水结冰后,密度变小,体积 。(两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)
变式4-1(2025·陕西商洛·一模)如图所示为我国自主设计的登月服“望宇”,该登月服可以应对真空、℃至120℃的温差、高辐射、月尘侵蚀等挑战,并具有轻便的特点。关于制造“望宇”登月服的材料具备的物理属性,下列说法正确的是( )
A.导热性好 B.强度高 C.密度大 D.弹性好
变式4-2(2025·山东临沂·一模)“望舒之辇”是清华大学载人月球车的设计方案。该方案月球车需适应月表环境,推测采用航天级合金或复合材料以减轻重量并保证结构强度,如图所示,关于这些材料的特点说法不正确的是( )。
A.密度小 B.熔点高 C.质量小 D.抗压强
◇难点 1 密度公式的综合应用
解|题|思|维
解答此类题时,需从波形图的疏密程度、振动幅度、形状等方面分别区分音调、响度和音色。波形越密,表示振动的频率越高,音调就越高;波上下的振动幅度越大,表示响度越大;波的形状不同,则表示音色不同。
典例5如图所示,两个完全相同圆柱形容器A和B放在水平桌面上,容器的底面积为,容器内水的深度为0.2m,且两容器中水和酒精的质量相等。(已知,,)
(1)求A容器中水的质量m水。
(2)求B容器中酒精的体积V酒精。
(3)将5400g铝块浸没在水中,质量未知的铁块浸没在酒精中后,发现两个容器中的液面一样高,求铁块的质量。
变式5-1一个底面积为100cm2的薄壁柱形容器放在水平电子秤上,向容器中缓慢注入液体,停止注入液体时,容器中液体的深度为4cm;将均匀实心柱体缓慢放入液体中,放手后,柱体静止时如图甲所示;整个过程,电子秤的示数与容器内液体深度的关系如图乙所示(部分数据没有标识)。求:
(1)液体的密度;
(2)停止注入液体时,容器的总质量;
(3)该实心柱体的密度。
变式5-2如图所示,冰块中有一小石块,冰和石块的总质量是116g盛有水的圆柱形容器中,将冰块放入底面积为100cm2盛有水的圆柱形容器中,冰块完全沉入水中,这时容器中的水面上升了1.1cm,当冰块全部融化后容器又下降了0.1cm,冰块中所含的石块质量是 g,石块的密度是 kg/m3.(已知ρ冰=0.9×103kg/m3)
◇难点 2 空心物体的判断与体积的计算
典例6(2024·陕西·二模)我国科学家研发的固体浮力材料已成功用于万米深海探测,为深潜器提供浮力,技术水平居于世界前列(直径很小的空心玻璃球)。若用质量为120g,密度为2.4g/cm3的玻璃制成“微球”后和粘合剂黏合制成一块固体浮力材料,其内部结构的放大示意图如图所示粘合剂的密度为1.2g/cm3,粘合剂体积占固体浮力材料总体积的20%,制成后的固体浮力材料密度为0.48g/cm3,这块固体浮力材料中粘合剂的质量为 g,这块固体浮力材料中空心部分的体积为 cm3。
变式6-1现有两球a与b,a由密度为7.5g/cm3的材料1组成,b由密度为2.5g/cm3的材料2组成,两球中只有一个实心,已知ma=3mb,2Va=Vb,则 (选填“a”或“b”)球是空心的,若空心球的体积为100cm3。则空心部分的体积为 cm3。
变式6-2如图所示为2022年北京冬奥会的吉祥物冰墩墩。若测得某个空心陶瓷冰墩墩的质量为230g,体积为,则该冰墩墩空心部分体积为 ,现将空心部分灌满水,则灌水后的冰墩墩总质量为 g。(,)
1.(2023·辽宁辽阳·三模)牙齿健康是口腔卫生的重要组成部分。如图是一款未使用的新牙膏,下列估测数据最接近实际的是( )
A.牙膏的长度约为48cm B.牙膏的质量约为0.2kg
C.牙膏的体积约为9mm3 D.刷牙时,漱口水的温度约为0℃
2.(2025·山东泰安·一模)为测量某种液体的密度,小明利用天平和量杯测量了液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到了几组数据并绘出了m﹣V图像( )
①量杯的质量为40g
②该液体可能是水
③该液体的密度与质量成正比与体积成反比
④80cm3的液体质量为80g
A.只有①③正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
3.如图a所示,一杯中已经装有50cm3的某种液体,打开龙头,向杯中继续注入该种液体,杯子和杯中液体的总质量m总与从龙头中流出的液体体积V关系如图b所示。则下列说法正确的是( )
A.杯子质量为90g
B.杯中液体密度1.25g/cm3
C.此杯子的容积为200mL
D.当V=100cm3时,杯子和液体的总质量为170g
4.一个薄壁的瓶子内装满某种液体,已知液体的质量为m,小明同学想测出液体的密度,他用刻度尺测得瓶子高度为L,瓶底的面积为S,然后倒出部分液体(约小半瓶,正立时近弯处),测出液面高度L1,然后堵住瓶口,将瓶倒置,测出液面高度L2,则液体的密度为( )
A. B.
C. D.
5.(2024·安徽安庆·三模)如图所示是甲、乙两种物质的质量随体积变化的图像,用一个瓶子分别装满甲、乙两种液体时,瓶子和液体的总质量之差为60g,则瓶子的容积为 。
6.(2025·河南平顶山·二模)小明测量石头挂件“福兔”的密度。用天平测得它的质量为16.8g,将它放入量筒并倒入适量水,示数如图所示。取出挂件,量筒中剩余水的体积为30mL,挂件的密度为 ,测得挂件的密度值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
7.(2024·北京东城·二模)按要求填空:
(1)小明测小石块的密度,如图甲乙所示,小石块的质量为 g。小石块的密度为 g/cm3。
(2)小明又想测出家里某个小饰品的密度,她找到家里的电子秤,称出饰品的质量是212g,又借助细线、水、玻璃杯,测出了饰品的体积,她的实验步骤如图丙、丁,则饰品的密度为 g/cm3。
8.为了去除草莓表面残留的农药、细菌和果虫,利用盐水清洗草莓是一种有效的方法。小爽想用密度为的盐水清洗草莓,为检验配制的盐水是否合格,设计了实验方案并进行了如下操作。
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线上,发现指针的位置如图甲,则需将平衡螺母向 调节;
(2)用天平测出空烧杯的质量为15g,往烧杯中倒入适量盐水,如图乙用天平测出烧杯和盐水的总质量;
(3)将烧杯中的盐水倒入量筒中,液面位置如图丙;
(4)按照此方案配制出的盐水是否合格,说明理由 。
(5)小爽洗草莓时发现草莓会漂浮在盐水上,于是采用了图丁所示的方法测量了草莓的密度:
①用天平测出草莓的质量为m;
②将草莓轻放入盛满盐水的烧杯中,用细针将草莓压入盐水中浸没,盐水溢出,擦干烧杯外壁,取走细针,测出此时草莓、烧杯和盐水的总质量为;
③再取走草莓,将烧杯中盐水加满,测出烧杯和盐水的总质量为m2;则草莓的密度= (用、m、m1、m2表示)。
9.(2025·辽宁鞍山·一模)小明想知道家里一瓶未知液体是什么,于是小明拿到学校用学过的物理知识去验明“身份”。如图是小明利用天平和量筒对其进行了密度测量。操作如下:
(1)将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至零刻度线处,指针静止如图甲,则应将平衡螺母向 调节,使横梁平衡。
(2)用调好的天平测出空烧杯的质量为10g。
(3)往烧杯当中倒入适量液体,在测量烧杯和液体的总质量时,当在右盘放入最小的砝码后,指针指到分度盘中线右侧一点,则他下一步的操作是 ,直到横梁再次平衡。
(4)天平再次平衡后,放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙,则称得烧杯和液体的总质量m为 g。
(5)小明将烧杯中的液体全部倒入量筒中,如图丙,则液体的体积V为 ;小组讨论时发现小明这种测量液体密度的方法会使得测出的密度 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)同学们对测量方法进行改进,发现不用量筒也可以测量,于是他添加两个完全相同的烧杯和适量的水,设计了如下实验步骤,请你补充完整:
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为;
②将烧杯装入适量的水,并水面处做好标记,用天平测出烧杯和水的总质量为;
③向另一个烧杯缓慢加入液体至标记处,用天平测出烧杯和液体的总质量为;
④则该液体的密度表达式ρ= ;(已知水的密度为)
10.(2025·四川资阳·模拟预测)“天鲲号”是中国自主研制的重型自航绞吸挖泥船,被誉为“造岛神器”。“天鲲号”的诞生标志着中国从“疏浚大国”迈向“疏浚强国”,体现了高端装备制造的自主创新实力,为国家海洋战略提供了重要支撑。以下是对其的详细介绍:该船长140m、宽27.8m,其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最,堪称“地图编辑器”。绞吸挖泥船在需要疏挖的航道码头或填海造地的区域附近,先利用转动的绞刀将岩石机械切使之松动,搅松水底的砂砾与水按一定比例混合成泥浆,经过真空吸泥管吸入泵体,再经过排泥管输送至排泥区,排泥管的横截面积0.7m2,排泥量为1.4m3/s,排出的泥浆将水分过滤分离掉留下砂砾(排出的泥浆中水和砂砾分离所需时间忽略不计),将留下的砂砾直接排放到填埋区就可完成回填造地初期任务。()
(1)“天鲲号”到达海域需要打定位桩定位,定位前为了确定海底深度,向海底发出超声波,0.06s后收到反射波,求海底深度大约是多少?(已知超声波在海水中速度为1500m/s)
(2)排泥管输送的泥浆是砂砾和水按一定比例混合,既便于泥浆在泵体内流动,又可以提高砂砾的输送效率。在排泥管管口取样,检测到10L泥浆的质量为20kg,求:每立方米的泥浆含砂砾的质量m;
(3)若填埋区域打围面积为5000m2,平均造地深度为4.2m,从排泥管排出泥浆开始计算,“天鲲号”挖泥船最快多少分钟完成回填造地初期任务?
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专题08 质量与密度
目 录
目标导图
考点深解
考点1 质量——物体的固有属性 / 考点2 密度——物质的特征
考点3 密度的测量 / 考点4 密度的应用
实验探究
实验1 测量液体物质的密度 / 实验2 测量固体物质的密度
拓展实验1 利用浮力测量固体物质的密度 / 拓展实验2 特殊方法测量液体的密度
命题突破
突破1 质量的概念与天平的使用 / 突破2 密度的理解与公式应用
突破3 密度测量实验与误差分析 / 突破4 密度的实际应用
重难攻坚
难点1 密度公式的综合应用 / 难点2 空心物体的判断与体积计算
练测提能
1. 主线:以“质量的特性与测量→密度的概念与计算→密度的测量实验→密度的实际应用”为主线,构建“基础物理量认知→核心特性探究→实验操作落地→实际场景应用”的完整复习链条;
2. 关键线索:围绕“质量是物体的固有属性、密度是物质的特性”这一核心认知展开,串联起单位换算、仪器使用、误差分析、公式变形等关键知识点,精准覆盖中考基础题、实验题、计算题高频考点,适配一轮复习夯实基础、对接考点的需求。
◇考点 1 质量——物体的固有属性(基础核心)
1. 核心定义与属性
(1)定义:物体所含物质的多少,用符号m表示;
(2)固有属性:质量不随物体的形状、状态、位置和温度的改变而改变(中考常考判断场景:① 冰熔化成水,质量不变;② 铁块从地球带到月球,质量不变;③ 把橡皮泥捏成不同形状,质量不变;反之,若物体质量改变,说明其所含物质的多少发生了变化)。
2. 单位换算
(1)国际主单位:千克(kg);
(2)常用单位:吨(t)、克(g)、毫克(mg);
(3)换算关系:1t=10³kg,1kg=10³g,1g=10³mg(需熟练掌握跨单位换算,如2.5t=2.5×10⁶g,500mg=5×10⁻⁴kg,中考常考单位换算填空或计算前提)。
3. 常见估测
①一个鸡蛋的质量约50g;②一个苹果的质量约150g;③ 成年人的质量约50-70kg;④ 物理课本的质量约200g;⑤ 一枚一元硬币的质量约6g;⑥ 一瓶500mL矿泉水的质量约500g(注:水的密度1g/cm³,500mL=500cm³,m=ρV=500g);
关键提醒:区分质量与重力单位(如“一个鸡蛋重约0.5N”描述的是重力,“一个鸡蛋质量约50g”描述的是质量,中考常考两者混淆辨析)。
4. 测量工具与规范使用(中考实验操作重点)
(1)常用工具:① 实验室核心工具:托盘天平;② 生活中常用:台秤、电子秤、杆秤、案秤;
(2)托盘天平使用“五步骤”(中考实验题必考操作,步骤错误直接丢分):
①放:天平必须置于水平工作台面,游码移至标尺左端零刻度线处(游码归零是调平的前提);
②调:调节横梁两端的平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处(调节原则:左偏右调,右偏左调;若指针左右摆动幅度相同,也视为平衡);
③称:严格遵循“左物右码”,用镊子加减砝码(禁止用手直接拿砝码,防止砝码生锈影响测量精度),加减顺序“先大后小”,若最小砝码无法使天平平衡,再移动游码(不可先移游码再加减砝码);
④读:物体质量=砝码总质量+游码左侧对应刻度值(游码读数关键看左侧边缘,易错点:误读游码右侧刻度,导致测量结果偏大);若不慎放反物体和砝码,需用“砝码总质量-游码刻度值”计算(中考常考纠错计算,如砝码总质量20g,游码刻度1.4g,放反后物体质量=20g-1.4g=18.6g);
⑤收:测量完毕后,用镊子将砝码放回砝码盒,游码移回标尺左端零刻度线处,将天平整理好,以备下次使用。
注意事项:
①不将潮湿物体、化学药品直接放在天平托盘上(防止腐蚀托盘);
②不超过天平的量程(避免损坏天平横梁);
③测量过程中不可调节平衡螺母(仅调平阶段调节)。
易|错|提|醒
1. 属性误区:认为“物体的质量随位置、状态改变而变化”(如“铁块带到月球质量变小”“冰熔化成水质量变小”,均错误,质量与位置、状态无关);
2. 操作误区:天平使用未游码归零、用手拿砝码、测量过程中调节平衡螺母、物体和砝码放反;
3. 估测误区:混淆质量与重力单位(如误说“一个苹果质量约1.5N”“一瓶矿泉水重500g”);
4. 读数误区:游码读数看右侧刻度,或忽略游码分度值(如游码分度值0.2g,误读为0.1g)。
◇考点 2 密度——物质的特征(核心考点)
1. 定义与物理意义
(1)定义:某种物质组成的物体的质量与它的体积之比,公式,变形公式:m=ρV、;
(2)物理意义:反映物质的一种特性,不同物质的密度一般不同(可用于鉴别物质,中考基础应用场景:已知物体质量和体积,计算密度后对比密度表确定物质种类);
(3)关键理解:同种物质的密度与质量、体积无关
(4)特殊情况:同种物质的密度与状态、温度有关(如冰ρ=0.9×10³kg/m³,水ρ=1×10³kg/m³,中考常考状态对密度的影响;温度升高,大部分物质密度变小,水在4℃时密度最大,是特殊情况,中考偶尔涉及)。
2. 单位与换算
(1)常用单位:① 国际单位:千克每立方米(kg/m³);② 常用单位:克每立方厘米(g/cm³);
(2)换算关系:1g/cm³=1×10³kg/m³;
(3)常见错误:计算时未统一单位(如用kg和cm³直接代入公式,导致结果数量级错误,如ρ=m/V中,m=2kg,V=1cm³,未统一单位会算出ρ=2kg/cm³,正确做法是将V=1cm³=1×10⁻⁶m³,算出ρ=2×10⁶kg/m³)。
3. 常见物质密度
① ρ水=1×10³kg/m³=1g/cm³;② ρ酒精=0.8×10³kg/m³(或0.8g/cm³);③ ρ煤油=0.8×10³kg/m³;④ ρ铁=7.9×10³kg/m³;⑤ ρ铝=2.7×10³kg/m³;⑥ ρ铜=8.9×10³kg/m³;⑦ ρ空气=1.29kg/m³;
应用场景:已知质量和体积时,计算密度对比密度表鉴别物质。
4. 体积测量方法
(1)形状规则固体(如正方体、长方体、圆柱体):用刻度尺测量关键长度,按公式计算体积:① 正方体V=a³(a为边长);② 长方体V=abc(a、b、c为长、宽、高);③ 圆柱体V=Sh(S为底面积,h为高度,S=πr²,r为底面半径);中考常考规则固体体积计算,需熟练掌握公式。
(2)形状不规则固体(排水法,中考实验高频,适用于不吸水、不溶于水的固体,如石块、铁块):① 实验步骤:量筒中倒入适量水(“适量”指水能完全浸没固体,且固体浸没后水不溢出量筒),记录水的体积V₁→ 用细线系住固体,缓慢浸没在水中(确保完全浸没,易错点:固体未浸没或排水时有水溢出,导致体积测量误差),记录水和固体的总体积V₂→ 固体体积V=V₂-V₁;
② 特殊情况:若固体漂浮,可采用“沉坠法”,中考偶尔考漂浮固体体积测量。
(3)液体体积:直接用量筒测量,读数时视线必须与液体凹液面的底部相平(中考核心易错点:俯视读数偏大,仰视读数偏小,常考读数误差分析,如俯视量筒中20mL水,读数可能为22mL,实际体积仍为20mL)。
易|错|提|醒
1. 特性误区:认为“体积越大,密度越小”“质量越大,密度越大”(错误,同种物质密度恒定,与质量、体积无关,如大铁块和小铁块密度相同);
2. 单位误区:未掌握1g/cm³与1×10³kg/m³的换算,计算时单位不统一(如用ρ=1g/cm³和m=2kg直接计算体积);
3. 量筒读数误区:俯视或仰视读数,忽略“凹液面底部相平”的规则,或误将凸液面(如水银)的顶部作为读数依据;
4. 排水法误区:固体未完全浸没、倒入水过少或过多、细线体积过大未忽略,导致体积测量偏差。
◇考点 3 密度的测量(高频实验)
1. 实验核心原理
2. 固体密度测量(不吸水、不溶于水,如石块、铁块,中考最常考)
(1)实验器材:天平、量筒、细线、水、待测固体;
(2)实验步骤:
①用天平测出固体的质量m(先测质量再测体积,避免固体沾水导致质量测量偏大;若先测体积再测质量,固体表面沾水会使质量测量值偏大,最终密度偏大);
②量筒中倒入适量水,记录水的体积V₁;
③用细线系住固体,缓慢浸没在水中,记录水和固体的总体积V₂;
④计算固体密度ρ=m/(V₂-V₁);
(3)误差分析:
a. 先测体积再测质量:固体表面沾水,质量测量值偏大,最终密度偏大;
b. 固体未完全浸没:体积测量值V₂-V₁偏小,最终密度偏大;
c. 细线体积过大:导致V₂测量值偏大,体积测量值V₂-V₁偏大,最终密度偏小;
d. 砝码生锈:砝码实际质量变大,测量的质量值偏小,最终密度偏小;
e. 砝码磨损:砝码实际质量变小,测量的质量值偏大,最终密度偏大。
3. 液体密度测量
(1)实验器材:天平、量筒、烧杯、待测液体;
(2)实验步骤(中考标准流程,避免烧杯沾液误差)
①用天平测出烧杯和液体的总质量m₁;
②将烧杯中的部分液体倒入量筒中,记录量筒中液体的体积V(倒出部分液体,而非全部,避免烧杯内壁沾有液体导致体积测量误差);
③用天平测出烧杯和剩余液体的总质量m₂;
④计算液体密度ρ=(m₁-m₂)/V(m₁-m₂为倒入量筒中液体的质量);
(3)误差分析(中考实验常考题):
a. 烧杯内壁沾有液体:倒入量筒的液体体积V测量值偏小,而质量m₁-m₂测量准确,最终密度偏大;
b. 量筒读数误差:俯视导致V偏小,密度偏大;仰视导致V偏大,密度偏小;
c. 倒入液体时溅出:部分液体溅出烧杯外,未倒入量筒,导致V偏小,密度偏大;
d. 先测空烧杯质量,再测烧杯和液体总质量,最后倒液体入量筒:与标准步骤误差相同,均可能因烧杯沾液导致V偏小。
4. 特殊固体密度测量(拓展考点)
(1)吸水固体(如木块、粉笔):先在固体表面涂一层薄蜡(防止吸水),再用排水法测体积;或先测固体质量,再将固体完全浸没在水中,待吸足水后测总体积(避免吸水导致体积测量偏差);
(2)漂浮固体:
①方法一(沉坠法):如测木块密度,先测木块质量m→ 量筒装水测体积V₁→ 用铁块将木块拉入水中完全浸没,测总体积V₂→ 木块体积V=V₂-V₁→ 密度ρ=m/V;
②方法二(漂浮法):利用漂浮条件F浮=G,结合阿基米德原理(后续浮力知识点衔接,一轮复习暂聚焦基础方法)。
易|错|提|醒
1. 原理遗漏:实验题未写“ρ=m/V”核心原理,或公式书写错误(如写成ρ=V/m);
2. 步骤错误:固体密度测量先测体积再测质量,液体密度测量倒出全部液体;
3. 误差分析混乱:无法区分“质量/体积测量偏差”与“密度结果偏差”的关系(如体积测量偏小→密度偏大,质量测量偏小→密度偏小);
4. 器材使用错误:用手拿砝码、量筒读数视线错误、调平阶段未游码归零;
5. 特殊固体处理失误:吸水固体未做防吸水处理,漂浮固体未用沉坠法测体积。
◇考点 4 密度的应用(生活场景)
1. 鉴别物质
(1)方法:测量未知物质的密度,与密度表中的数据对比,若密度相等,大概率是该物质(需结合其他性质进一步确认)。
(2)示例:测得某矿石密度为2.6×10³kg/m³,对比密度表可知该矿石可能是花岗岩。
2. 计算不便于直接测量的质量
(1)适用场景:物体体积易测但质量难测(如大型石碑)。
(2)公式:m=ρV(先测体积V,查密度表得ρ,计算质量m)。
3. 计算不便于直接测量的体积
利用变形公式V=m/ρ(适用于无法直接用量筒测量的物体,如不规则金属块、珍贵矿石、小零件)。
示例:已知一块质量为500g的铁块,ρ铁=7.9×10³kg/m³,求其体积:
①统一单位:m=500g=0.5kg;
②体积V=m/ρ=0.5kg/(7.9×10³kg/m³)≈6.3×10⁻⁵m³=63cm³;
关键提醒:单位换算易错,需熟练掌握kg与g、m³与cm³的换算(1m³=10⁶cm³)。
4. 判断物体实心/空心
核心思路:假设物体为实心,对比“实际值”与“实心值”的差异;已知某物体质量m物、体积V物,物质标准密度ρ标,三种判断方法:
(1)比较密度法:测量铁球的密度ρ测,若ρ测=ρ铁→实心;若ρ测<ρ铁→空心。
(2)比较质量法:假设铁球是实心的,计算其质量m实=ρ铁V球,若m测=m实→实心;若m测<m实→空心。
(3)比较体积法:假设铁球是实心的,计算其体积,若V实=V球→实心;若V实<V球→空心(空心体积V空=V球-V实)。
5. 混合物质密度计算
(1)原理:混合后的总质量m总=m₁+m₂,总体积V总=V₁+V₂,混合密度。
(2)注意:混合后体积一般不等于两种物质体积之和(若题目未说明“体积不变”,需按实际总体积计算)。
易|错|提|醒
1. 公式变形错误:计算质量时误用V=ρm,计算体积时误用m=ρV,基础公式混淆;
2. 单位不统一:将kg与cm³、g与m³直接代入公式,导致结果数量级错误(如ρ=1×10³kg/m³与m=50g直接计算);
3. 空心判断误区:仅通过“质量或体积单一数据”判断,未结合密度公式计算,或空心体积计算时误将V实-V物写成V物-V实;
4. 混合密度误区:直接取两种物质密度的平均值作为混合密度(错误,需用总质量除以总体积);
5. 计算失误:小数运算、指数运算错误(如10³×10⁻⁶=10⁻³,误算为10³)。
1.一杯水,现在用掉半杯水。关于剩下的半杯水,下列说法正确的是( )
A.密度减半,质量减半 B.体积减半,密度也减半
C.质量减半,密度不变 D.质量、体积、密度均减半
【答案】C
【详解】一杯水,现在用掉半杯,所含的物质减半,所以质量减小一半,体积是物体所占空间的大小,用掉一半,则体积减小一半;密度的定义是某种物质单位体积的质量,描述的是物质的一种特性,由物质本身决定,与质量、体积无关,定义式为,与质量、体积无关,所以密度不变,故C正确,ABD错误。
故选C。
2.如题图所示,是某学习小组在用天平、量筒和水测量小石块的密度时的部分场景,下列选项正确的是( )
A.调节天平平衡后,测质量时若分度盘指针向右偏,应向左调平衡螺母
B.实验时,添加砝码的合理顺序是、、
C.石块放右盘,天平平衡时砝码示数如图,测出石块的质量为
D.应该先测小石块的体积,再测它的质量
【答案】B
【详解】A.在调节天平平衡时,需要调节平衡螺母;而在测量质量的过程中,若分度盘指针向右偏,说明右盘砝码质量过大,此时应减少砝码或向左移动游码,不能再调节平衡螺母,故A错误;
B.用天平添加砝码时,应遵循“从大到小”的原则,20g、10g、5g的顺序符合这一要求,是合理的,故B正确;
C.用天平测量物体质量时,应遵循“左物右码”的原则,若石块放右盘,会导致测量的质量值为砝码质量减去游码对应的刻度值,图中砝码总质量为m=20g+10g+5g=35g
游码对应刻度值为4g,实际石块质量应为m石=35g-4g=31g
不是39g,故C错误;
D.若先测小石块的体积,石块表面会沾有水,再测质量时会导致测得的质量偏大,根据密度公式,最终测得的密度偏大,因此应先测质量再测体积,故D错误。
故选B。
3.在调节天平平衡时,发现无论怎么调节都不能把天平调平衡,于是在右盘内放了3g沙子后天平平衡了。然后将物体放在天平左盘,向右盘放30g砝码,再将游码拨到3g刻度线处时,天平刚好平衡,则该物体的质量是( )
A.27g B.30g C.33g D.36g
【答案】C
【详解】由题意知,在右盘内放了3g沙子后天平平衡了,然后开始称量物体,属于称量前的调节天平平衡。此时沙子可看成右盘的组成部分,称量过程中,只要沙子不增减对称量结果没影响,所以称量的质量仍为砝码的质量与游码左侧边缘所对刻度值之和,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.如图是小明同学在研究甲、乙两种不同的固体物质的质量和体积的关系时得出的图像。则根据图像,下列说法中不正确的是( )
A.质量相同时,甲、乙的体积之比
B.甲、乙密度之比
C.乙的质量为5g时,乙的体积是
D.由甲物质制成体积为,质量为16g的球,该球是空心的
【答案】A
【详解】A.由图可知当甲、乙的质量都为时,甲的体积
乙的体积
甲、乙体积之比,故A错误,符合题意;
B.由图可知,当甲、乙质量都为时,甲的体积
乙的体积
甲、乙密度之比,故B正确,不符合题意;
C.根据题图,由B选项分析可知,
当乙的质量为5g时,乙的体积为,故C正确,不符合题意;
D.根据题图,由选项B分析,可求得甲球的密度
由甲物质制成质量为16g的球,则制成实心球的体积
,因此制成的球是空心的,故D正确,不符合题意。
故选A。
5.两个完全相同的瓶子装有不同的液体,放在已调平衡的天平上,静止后如图所示则甲瓶液体质量 乙瓶液体质量,甲瓶液体密度 乙瓶液体密度。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】 等于 小于
【详解】[1][2]原来天平的横梁已平衡,放上装有液体的两个瓶子后,此时的游码归零,横梁仍然平衡,则左盘中物体的质量等于右盘中物体的质量,即两个瓶及瓶中液体的总质量相同,因为两个瓶子完全相同(两个瓶子的质量相同),所以甲瓶液体质量等于乙瓶液体质量。甲瓶中的液体体积大一些,由可知甲瓶液体密度小于乙瓶液体密度。
6.45g的水结冰后体积会增加 cm3();医院氧气钢瓶中氧气的密度为1.2kg/m3,当氧气使用一半之后,钢瓶中氧气的密度为 kg/m3。
【答案】 5 0.6
【详解】[1]质量是物体所含物质的多少,不随状态的变化而改变,故水结成冰质量不变;冰的质量
水的体积
冰的体积
增加的体积
[2]氧气始终充满钢瓶,体积不变,当氧气使用一半之后,质量变为原来的一半,根据可知,密度变为原来的一半,即
7.刘兵同学用天平和量筒测某种矿石的密度。他用天平正确测量矿石的质量如图甲所示,正确测量矿石的体积如图乙所示,由此可知,矿石的质量是 g,矿石的密度 。
【答案】 72.2 3.61
【详解】[1]由图甲可知,标尺每一个大格代表1g,每一个小格代表0.2g,游码对应的刻度值是2.2g。矿石的质量为
[2]由图乙可知,量筒的分度值是2mL,矿石的体积为
由密度公式可得,矿石的密度为
8.小明同学用实验室中的天平测量某物体的质量。使用前,应先把天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端 ,当指针位置如图(a)所示时,应向 调节 ,使指针指在分度盘的中央,这时天平水平平衡。用此天平测量一个金属块的质量时,应将金属块放在天平的 盘,天平平衡时,另一盘中砝码及游码的位置如图(b)所示,此金属块的质量为 g。
【答案】 零刻度线处 右 平衡螺母 左 118.2
【详解】[1]在调节天平平衡前,游码应先移到标尺左端的零刻度线处。
[2][3]图(a)中,分度盘的指针向左偏转,应向右调节平衡螺母才能让天平的横梁在水平位置平衡。
[4]天平在测量物体的质量时,左盘放物体,右盘放砝码,所以金属块应放在天平的左盘。
[5]如图(b),金属块的质量m=100g+10g+5g+3.2g=118.2g
9.甲、乙两个小球是同种材料制成的金属球,其中只有一个是空心的。通过测量,甲球的质量为,体积为,乙球的质量为,体积为,则空心球应该是 (选填“甲”或“乙”)球;该种金属材料的密度是 。
【答案】 乙 9
【详解】[1][2]甲、乙两个同种材料制成的金属球的密度分别为
两个同种材料制成的金属球,实心球的密度大于空心球的密度,所以空心球应该是乙。
该种金属材料的密度等于实心球甲的密度,为9。
10.小莹买了一个铜球饰品,想利用所学知识测铜球密度,但家中的测量工具只有电子秤,于是她先测出铜球质量为,如图A测出一个杯子装满水的总质量为,再缓慢将铜球放入水中,将溢出的水擦干如图B,测出此时总质量为,计算铜球的密度为 ;小莹查阅密度表发现铜的密度近似为,了解到她的铜球可能为空心,则空心部分的体积为 。
【答案】 6 20
【详解】[1]根据题意,溢出水的体积与铜球的体积相等,根据实验步骤可得溢出水的质量为
铜球的体积为
铜球的密度为
[2]铜球实心部分的体积为
则空心部分的体积为
11.小明利用铁球、小试管、量筒做了如下实验。他先向量筒内倒入适量的水,再放入小试管使其漂浮,如图甲所示,量筒的示数为V1;将铁球放入小试管中,小试管仍漂浮,如图乙所示,量筒的示数为V2;将铁球从小试管中取出放入水中,铁球沉底,如图丙所示,量筒的示数为V3。水的密度用表示,此铁球的密度表达式是 。
【答案】
【详解】根据物体浮沉条件,由甲乙两图可知,铁球的重力等于甲乙两图试管受到的浮力之差
铁球的体积
此铁球的密度表达式是
◇实验 1 测量液体的密度
实验目的
测量盐水的密度
实验原理
实验器材
天平、烧杯、量筒、盐水
进行实验与收集证据
(1)用天平测量烧杯和盐水的总质量,如图甲所示,并把测量的数据记录在表格中;
(2)将一部分盐水倒入量筒,读出量筒中盐水的体积V,如图乙所示;
(3)用天平测量烧杯 剩余盐水的总质量,如图丙所示;则量筒中盐水的质量:;
(4)计算盐水的密度:。
实验数据记录表格:
烧杯和盐水的质量/g
烧杯与所剩盐水的质量/g
量筒中盐水的质量/g
量筒中盐水的体积/cm3
盐水的密度/(kg·m-3)
实验结论
根据公式计算出盐水的密度为。
评估交流
(1)天平使用前要现将游码拨到零刻度线处,再调平,然后使用。
(2)被测量物体放在左盘,砝码放在右盘,不能放反了。
(3)量筒内液体读数时视线要与液体的凹(或凸)液面相平。
(4)测液体的质量时,必须先测出烧杯和液体的总质量,再测烧杯和剩余液体的质量,如果先测空烧杯质量,再测烧杯与液体的总质量,将烧杯中液体倒入量筒中时,烧杯壁上会附着一定量的液体,使测得的体积偏小,求得的密度偏大。
◇实验 2 测量固体物质的密度
实验目的
测量小石块的密度
实验原理
实验器材
天平、量筒、烧杯、水、小石块、细线
进行实验与收集证据
(1)用天平测出小石块的质量,如图甲所示,并将测量的数据记录在表格中;
(2)在量筒中倒入适量的水,记下体积为,如图乙所示;
(3)用细线系住石块,将石块缓慢浸没在水中,记下体积为,如图丙所示;则石块的体积;
(4)计算石块的密度:。
实验数据记录表格:
石块的质量/g
量筒内水面对应的刻度/cm3
放入石块后水面对应的刻度/cm3
石块的体积/cm3
石块的密度/(kg·m-3)
实验结论
根据公式计算出石块的密度为。
评估交流
为了使所测得的质量准确,固体的质量应在测量体积之前进行,否则固体上沾有大量的水,使测得的质量偏大,求得的密度偏大。
实验改进与创新
◇拓展实验 1 利用浮力测量固体物质的密度
1.等体积法(用排开水的体积等效物体的体积)
实验原理
物体浸没在水中时,V物 = V排 =
实验器材
天平、烧杯、水、小石块
进行实验与收集证据
(1)用调节好的天平,测得待测固体的质量为m1;
(2)用天平测出装满水的烧杯总质量为m2;
(3)把待测固体放入装满水的烧杯中,用天平测出待测固体和剩余水及烧杯的总质量为m3;
(4)计算出待测固体排开水的质量为m排水=m2+m1-m3;ρ物 =
2.一漂一沉法(用漂浮时排开水的质量代替物体质量,以橡皮泥为例)
实验原理
物体漂浮时m物=m排=ρ水V排。【“一漂”得质量;“二沉”得体积。】
实验器材
量筒、橡皮泥
进行实验与收集证据
(1)量筒中装入适量的水,体积为V1;
(2)把橡皮泥做成船形漂浮在量筒的水面上,记下体积V2;
(3)让橡皮泥沉入量筒的水底,记下体积V3;
(4)计算物体密度ρ=
◇拓展实验 2 特殊方法测量液体的密度
1.双漂法
实验原理
同一物体在不同液体中漂浮时,他们的浮力相等
进行实验与收集证据
(1)将自制密度计放入水中,测出密度计浸入水中的深度h1;
(2)将自制密度计放入待测液体中,测出密度计浸入待测液体中的深度h2;
(3)可推导出待测液体的密度为:ρ液 =
2.三提法
实验原理
物体浸没在不同的液体中,两次排开液体体积相等
进行实验与收集证据
(1)用弹簧测力计测出物体A在空气中的重力G;
(2)将物体A完全浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数F1;
(3)将物体A完全浸没在待测液体中,读出此时弹簧测力计的示数F2;
(4)可推导出待测液体的密度为:ρ液 =
1.小花从市场买了一桶色拉油,她想测量色拉油的密度。
(1)实验步骤如下:
①将托盘天平放在 台上,移动 至标尺零刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使横梁水平平衡;
②用天平称出空烧杯的质量为10g;
③往烧杯中倒入适量的色拉油,将装色拉油的烧杯放在左盘,天平平衡时所用砝码和游码的位置如图乙所示,则烧杯和色拉油的总质量为 ;
④将烧杯中的色拉油全部倒入量筒中,静置一段时间后色拉油的体积如图丙所示,则量筒中色拉油的体积为 。
(2)该色拉油的密度为 。
(3)分析小花同学的实验过程,你认为测量结果 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)为了减小上述实验的误差,只要调整上面的实验步骤顺序即可,调整后的全部实验步骤是 (只填写实验步骤前的序号)。
【答案】(1) 水平 游码 右 56 50 (2)0.92 (3)偏大 (4)①③④②
【详解】(1)[1][2][3]调节天平平衡时,天平使用时要放在水平台上,移动游码到标尺左端的零刻度线处,由图甲可看出指针向左偏转,即左侧重下沉,则应将平衡螺母向右调节使横梁水平平衡。
[4]由图乙可知,天平标尺的分度值是0.2g,烧杯和色拉油的总质量
[5]由图丙可知,量筒的分度值为2mL,则量筒的读数为50mL,即量筒中色拉油的体积为50cm3。
(2)该色拉油的密度
(3)将色拉油倒入量筒时,因为烧杯内会有残留的色拉油,所以测量出的色拉油体积小于实际色拉油的体积,色拉油的质量测量准确,根据可知,密度的测量值偏大。
(4)实验时只要先测量烧杯和色拉油的总质量,再将色拉油倒入量筒中,最后测量空烧杯的质量,即可减小测量时的误差,故调整后的实验步骤为①③④②。
2.某小组在“测量矿石密度”的实验如图所示:
(1)调节天平平衡后,小滨同学按图甲所示的方法称量矿石的质量,请写出其中的一处错误: ;
(2)小滨纠正了错误,正确操作,天平再次平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示,所称量矿石的质量是 g;
(3)小滨在量筒内倒入20mL的水,放入矿石后量筒内水面如图丙所示,矿石密度是 ;
(4)小滨同学在整理器材时发现右盘中有一个砝码缺了一角,该情况会导致所测密度值 (选填“偏大”或“偏小”);
(5)若测量矿石的质量时,将最小为5g的砝码放入托盘天平的右盘后,分度标尺的指针偏转如图丁所示,接下来的操作是 ,直至天平横梁平衡;
(6)小明提出另一种测量矿石密度的方案,实验步骤如下:
①天平测出矿石的质量;
②在烧杯中装适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量;
③将矿石浸没在水中,在烧杯的水面处做一个标记;
④取出矿石,向烧杯中加水至标记处,用天平测出此时烧杯和水的总质量。
⑤矿石密度的表达式 (用、、、表达);步骤④中取出矿石时,矿石会沾上少量的水,对测量结果 (选填“有”或“没有”)影响。
【答案】(1)用手直接拿砝码或者物体与砝码的位置放反了 (2)79.2 (3)
(4)偏大 (5)向右移动游码 (6) 没有
【详解】(1)用天平称量物体质量时,物体应放在天平的左盘,砝码应放在天平的右盘,而图甲中物体和砝码的位置放反了;同时,用手直接拿砝码会腐蚀砝码,影响砝码质量,进而影响测量结果,所以不能用手直接拿砝码。
(2)天平读数为砝码质量加上游码对应的刻度值。由图乙可知,砝码质量为50g+20g+5g=75g,游码对应的刻度值为4.2g,则矿石质量m=75g+4.2g=79.2g
(3)量筒中原有水的体积为20mL,放入矿石后总体积为30mL,则矿石体积
则矿石密度
(4)砝码缺了一角,其实际质量变小,但读数时按标注质量读取,会使测量的矿石质量偏大。根据密度公式体积V测量准确,质量m偏大,所以所测密度值偏大。
(5)测量矿石质量时,放入最小5g砝码后指针偏转如图丁所示,说明所差砝码质量小于5g,接下来应移动游码,直至天平平衡。
(6)[1]矿石的体积等于加入水的体积,加入水的质量为,根据加入水的体积,矿石质量为m1,则矿石密度
[2]步骤④中取出矿石时沾上少量水,但是后续加水至标记处,加入水的体积仍然等于矿石体积,所以对测量结果没有影响。
3.小华使用电子秤、薄壁空水杯等实验器材测量某金属块的密度,实验步骤如下:
①将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再按电子秤的清零键,使其示数为零,即电子秤不显示空水杯的质量。
②空水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为。
③用细线系好金属块,使其浸没在水中(不触碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为。
④使金属块沉入水底并松开手,如图丁所示,电子秤示数为。
(1)实验中测出,,,水的密度为,取,则金属块浸没在水中受到的浮力 。
(2)金属块的密度 。
【答案】(1)0.1 (2)
【详解】(1)按电子秤的清零键,使其示数为零,空水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为,即水的质量,由乙、丙两图可知,金属块排开水的质量
排开水的重力
由阿基米德原理可知,金属块浸没在水中受到的浮力
(2)由图乙、丁可得金属块的质量
金属块全部浸入水中,金属块的体积
金属块的密度
4.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小宇进行了如图所示的各项操作,弹簧测力计的示数如图所示:
(1)分析比较步骤A和D、E可知:浮力大小与物体浸没在液体中的 无关。
(2)分析A和 三个步骤可知:浮力的大小与液体的密度有关,实验中某液体的密度比水的密度 (选填“大”或“小”)。
(3)分析实验数据可知,金属块密度为 kg/m3。小宇做完实验后发现弹簧测力计指针在“0”刻度线的上方,则以上算得的金属块密度值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)深度 (2) E、F 大 (3) 偏小
【详解】(1)研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变浸没在液体中的深度,故由ADE图可知,物体排开液体的体积相同时,液体的密度相同,浸没的深度不同,浮力相同,所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)[1]由分析比较A、E、F图知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,浮力大小不同,故可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
[2]由图A知,弹簧测力计的分度值为0.1N,弹簧测力计示数为3.7N,即金属块的重力为G=3.7N
根据称重法可知:物块浸没在水中受到的浮力为
物块浸没在另一液体中受到的浮力为
根据阿基米德原理知,物体排开液体的体积相同时,密度越大,受到的浮力越大,故图F中液体密度大于水的密度。
(3)[1]由(2)知,物块浸没在水中受到的浮力为,根据阿基米德原理知,此时物体排开液体的体积为
金属块的体积
金属块的质量
金属块的密度
[2]弹簧测力计指针在“0”刻度线的上方,测得的重力偏小,导致质量偏小,根据密度公式可知,当体积不变时,密度偏小。
◇突破 1 质量的概念与天平的使用
典例1(2025·湖南·中考真题)小红用托盘天平测量一块橡皮的质量。
(1)把天平放在水平的桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,指针的位置如图甲所示,此时应将平衡螺母向 端调节,使横梁水平平衡。
(2)调节天平平衡后,把橡皮放在左盘中,在右盘中加减砝码后,观察到指针左偏,于是进行如图乙所示的操作,请指出其操作的不当之处: 。
(3)经过正确操作,横梁达到水平平衡时,右盘砝码的质量及游码的位置如图丙所示,此橡皮质量为 g。
【答案】(1)右 (2)测量过程中不能调节平衡螺母 (3)11.2
【详解】(1)由图甲可知指针静止时指在分度盘中央刻度线的左侧,根据“左偏右调,右偏左调”的调节方法,要使横梁水平平衡,故应将平衡螺母向右端调节。
(2)天平使用时只需在测量之前调节平衡螺母使天平横梁水平平衡,在测量过程中,应当加减砝码、调节游码使天平横梁再次水平平衡,测量过程中不能再调节平衡螺母,故其操作的不当之处是测量过程中调节平衡螺母。
(3)由图丙可知,右盘砝码的质量为10g,游码的示数为1.2g,故橡皮质量为m=m砝+m游=10g+1.2g=11.2g
变式1-1(2025·甘肃白银·一模)小明用天平测量一个物体的质量。天平调节平衡后,放上物体,通过加减砝码及移动游码,使天平横梁再次水平平衡时,如图所示,则物体的质量为 g;若航天员将该物体带到空间站中,该物体的质量将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 152 不变
【详解】[1]天平平衡时,左盘物体的质量等于右盘砝码的质量和游码示数的和,由图可知,标尺的分度值为0.2g,游码对应的刻度为2g,所以物体的质量
[2]质量是物体的一种基本属性,它不随物体的位置变化而变化,所以将该物体带到空间站中,物体的质量不变。
变式1-2一位同学准备用天平测物体的质量,他先把天平放在水平桌面上,但游码还在0.4g处他就已经调节平衡螺母使天平水平平衡了,如图所示测量质量时天平横梁恰好平衡,那么被测物体的质量为 g。
【答案】20
【详解】游码在0.4g处他就已经调节平衡螺母使天平水平平衡,如图,当天平再次平衡时,游码仍在0.4g处,即游码未移动,则天平左盘物体质量等于右盘砝码总质量,所以,被测物体的质量为20g。
◇突破 2 密度的理解与公式应用
典例2(2025·青海西宁·中考真题)气凝胶被称为“世界上最轻的固体”,有一种全碳气凝胶密度为,这里的“轻”指 小;若用全碳气凝胶做一个体积为实心中学生模型,模型的质量为 。
【答案】 密度 8
【详解】[1]气凝胶被称为“世界上最轻的固体”,这里的“轻”指密度小,根据,与等体积的其它物质相比,质量更小。
[2]若用全碳气凝胶做一个体积为实心中学生模型,模型的质量为
变式2-1(2025·安徽铜陵·二模)甲、乙两个物体由同种材料制成,一个为实心,一个为空心。其中甲的质量为6g,体积为;乙的质量为15g,体积为;则空心物体的空心部分的体积为 。
【答案】4
【详解】由题中数据可得,甲物体的密度
乙物体的密度
因为甲、乙两个物体由同种材料制成,所以实心物体的密度大于空心物体的密度,而甲物体的密度大于乙物体的密度,所以甲物体是实心的,乙物体是空心的,且材料的密度
则乙物体中实心部分的体积
空心部分的体积
变式2-2(2025·江苏常州·一模)泡沫铝是一种含有大量气孔的金属材料,它能保温、隔音、不易锈蚀,是制造飞机与火箭的理想材料,由此推断:泡沫铝具有良好的 (导热/隔热)性。一块泡沫铝,孔隙度(气孔体积占总体积的百分比)为90%,其密度为金属铝密度的 倍。
【答案】 隔热 0.1
【详解】[1]泡沫铝能保温,说明热量不易传递,即具有良好的隔热性。
[2]设泡沫铝总体积为,金属铝密度为,气孔体积为,则金属铝体积为
金属铝质量为
泡沫铝密度为
即其密度为金属铝密度的0.1倍。
◇突破 3 密度测量实验与误差分析
典例3(2025·甘肃·中考真题)小童外出游玩时捡到一颗白色的小石头,看着很像和田白玉,他想到可以用测密度的方法来鉴别是不是和田白玉,具体方法如下。
(1)将托盘天平放在水平桌面上,取下两侧垫圈后,将游码移至标尺 处,然后调节平衡螺母,直至指针对准分度盘中央的刻度线;
(2)用调好的天平测量石头的质量。天平平衡后,右盘中砝码的数量和游码对应的位置如图甲所示,则石块的质量是 g;
(3)测体积时,先往量筒内倒入40mL的水,然后用细线拴住石头放入水中,石头沉底后,量筒中液面的高度如图乙所示,由此计算出石头的密度为 g/cm3。
(4)查阅资料发现,和田白玉的密度在2.9g/cm3至3.1g/cm3之间,通过对比可知此石头 (选填“是”或“不是”)和田白百玉;
(5)小童在实验评估时,考虑到石头会吸水,请你说明这对密度测量结果会产生怎样的影响,并说明理由(石头体积变化不计): 。
【答案】(1)左端零刻线 (2)47.6 (3)2.38 (4)不是
(5)石头吸水会导致体积测量值偏小,密度测量值偏大
【详解】(1)天平使用前要调节平衡,首先将游码移至标尺左端的零刻线处,然后调节平衡螺母,直至指针对准分度盘中央的刻度线。
(2)如图甲,标尺的分度值为0.2g,读数为2.6g,石块的质量
(3)如图乙,量筒的分度值为2mL,读数为60mL,石头的体积
石块的质量是
(4)和田白玉的密度在2.9g/cm3至3.1g/cm3之间,测得石块的密度为,此石头不是和田白玉。
(5)如果石头会吸水,使得测出的石头的体积偏小,由可知,测得石头的密度偏大。
变式3-1(2025·山西吕梁·一模)学习小组利用如图所示的实验仪器,测量桑葚汁的密度。
(1)把天平放在水平台上,将游码移到标尺左端的 处,调节平衡螺母,使天平平衡;
(2)将适量的桑葚汁倒入量筒中,桑葚汁的体积如图甲所示。然后将量筒中的桑葚汁全部倒入空烧杯中(已知空烧杯的质量为19.4g),测出烧杯和桑葚汁的总质量如图乙所示,为 g,则桑葚汁的密度为 ;
(3)用该实验方案得到的测量结果较真实值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)零刻度线 (2) 61.4 (3)偏小
【详解】(1)调节天平横梁平衡时,应先把天平放在水平台上,将游码移到标尺左端零刻度线处。
(2)[1]从图乙可知,该天平的标尺量程是0~5g,刻度值为0.2g,游码为1.4g,则烧杯和桑葚汁的总质量=砝码+游码,即
[2]桑葚汁的质量=总质量-空烧杯质量
由图甲可知,桑葚汁的体积为
根据密度公式,得桑葚汁的密度为
(3)将量筒中的桑葚汁倒入烧杯时,量筒内壁会残留少量液体,导致测量的质量偏小,实际质量大于测量值。根据,质量m偏小,实验中量筒测量的桑葚汁的总体积V是准确的,因此测量结果较真实值偏小。
变式3-2(2025·福建·一模)小雨利用注射器、天平(带砝码)测量酒精的密度。
(1)将天平放在水平台上,游码调至标尺左端零刻度线处,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向 移动,使天平横梁平衡。
(2)用注射器抽取适量酒精,体积如图乙所示为 mL。将装有酒精的注射器放到天平上,测得注射器和酒精的总质量为28g。
(3)用注射器继续抽取酒精至20mL处,再将注射器放到天平上,测得注射器和酒精的总质量如图丙所示为 g,测得酒精的密度为 g/cm3.
(4)若第2次使用注射器抽取的酒精中混有气泡,则测得的酒精密度值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)右 (2)10 (3)35.8 0.78 (4)偏小
【详解】(1)由图甲可知指针向左偏,说明左端下沉,右端上翘,所以平衡螺母向右调节,使天平横梁水平平衡;
(2)由图可知,注射器中酒精的体积为
(3)[1][2]由图丙可知酒精至20mL处时,注射器和酒精的总质量
则注射器中10mL的酒精质量为
酒精的密度
(4)若第2次使用注射器抽取的酒精中混有气泡,则用针管抽出的酒精的体积偏大,根据可知理论上测得的酒精密度偏小。
◇突破 4 密度的实际应用
典例4(2025·河北邯郸·一模)俗话说的好:“只要功夫深,铁杵磨成针”,此过程中铁棒的密度 ;在寒冷的冬天,裸露在室外的自来水管容易爆裂,其原因是水管中的水结冰后,密度变小,体积 。(两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)
【答案】 不变 增大
【详解】[1]铁棒被磨成了针,虽然质量发生了改变,但铁这种物质并没有改变,密度是物质的一种特性,它与物质的种类和状态有关,与质量无关。因此铁棒磨成针后,其质量变小,密度是不变的。
[2]在寒冷的冬天裸露在室外的自来水管容易爆裂的原因,这是因为水管中的水在结冰后,质量不变,但密度变小,根据密度公式,可以推断出体积会增大,所以冬天裸露在室外的自来水管容易爆裂。
变式4-1(2025·陕西商洛·一模)如图所示为我国自主设计的登月服“望宇”,该登月服可以应对真空、℃至120℃的温差、高辐射、月尘侵蚀等挑战,并具有轻便的特点。关于制造“望宇”登月服的材料具备的物理属性,下列说法正确的是( )
A.导热性好 B.强度高 C.密度大 D.弹性好
【答案】B
【详解】A.该登月服可以应对-180摄氏度至120摄氏度的温度,所以隔热性能较好,能保持宇航员的温度稳定,故A错误;
B.由于要应对月尘侵蚀等挑战,材料需要有较高的强度,故B正确;
C.为了宇航员活动方便,登月服需要轻便,而密度大材料会使登月服较重,故C错误;
D.题目中未涉及弹性这一属性,无法判断登月服材料的弹性,故D错误。
故选B。
变式4-2(2025·山东临沂·一模)“望舒之辇”是清华大学载人月球车的设计方案。该方案月球车需适应月表环境,推测采用航天级合金或复合材料以减轻重量并保证结构强度,如图所示,关于这些材料的特点说法不正确的是( )。
A.密度小 B.熔点高 C.质量小 D.抗压强
【答案】C
【详解】A.在体积一定的情况下,材料的密度越小,其质量就越小。所以采用密度小的材料可以减轻月球车的重量,故A正确,不符合题意;
B.月球表面环境复杂,白天温度极高,夜晚温度极低。为了保证月球车在高温环境下能够正常工作,其使用的材料需要具有较高的熔点,这样才能在高温下不熔化,保证月球车的结构和功能不受影响。故B正确,不符合题意;
C.质量是物体所含物质的多少,它是物体本身的一种属性,不随物体的形状、状态、位置的改变而改变。材料的质量大小取决于材料的密度和体积,不能简单地说材料本身具有质量小的特点。采用航天级合金或复合材料是为了减轻月球车的质量,这是通过选择密度小的材料,在相同体积下使月球车整体质量减小,而不是材料本身质量小,故C错误,符合题意;
D.月球表面地形复杂,存在各种坑洼、岩石等障碍物,月球车在行驶过程中会受到各种压力和冲击。为了保证月球车在复杂的地形条件下能够正常行驶,不发生变形或损坏,其使用的材料需要具有较高的抗压强度,故D正确,不符合题意。
故选C。
◇难点 1 密度公式的综合应用
解|题|思|维
解答此类题时,需从波形图的疏密程度、振动幅度、形状等方面分别区分音调、响度和音色。波形越密,表示振动的频率越高,音调就越高;波上下的振动幅度越大,表示响度越大;波的形状不同,则表示音色不同。
典例5如图所示,两个完全相同圆柱形容器A和B放在水平桌面上,容器的底面积为,容器内水的深度为0.2m,且两容器中水和酒精的质量相等。(已知,,)
(1)求A容器中水的质量m水。
(2)求B容器中酒精的体积V酒精。
(3)将5400g铝块浸没在水中,质量未知的铁块浸没在酒精中后,发现两个容器中的液面一样高,求铁块的质量。
【答案】(1)4kg;(2);(3)7.9kg
【详解】解:(1)容器中水的体积
水的质量
(2)B容器中酒精的质量
则酒精的体积
(3)5400克的铝块的体积
因为两个容器中的液面一样高,且液体均没有溢出,所以,
铁块的体积
则铁块的质量
答:(1)A容器中水的质量为4kg;
(2)B容器中酒精的体积为;
(3)铁块的质量为7.9kg。
变式5-1一个底面积为100cm2的薄壁柱形容器放在水平电子秤上,向容器中缓慢注入液体,停止注入液体时,容器中液体的深度为4cm;将均匀实心柱体缓慢放入液体中,放手后,柱体静止时如图甲所示;整个过程,电子秤的示数与容器内液体深度的关系如图乙所示(部分数据没有标识)。求:
(1)液体的密度;
(2)停止注入液体时,容器的总质量;
(3)该实心柱体的密度。
【答案】(1)1g/cm3;(2)450g;(3)0.9g/cm3
【详解】解:(1)由乙图可知,当液体深度为零时,电子秤的示数为50g,所以容器的质量
m容器=50g
当液体的深度为2cm时,液体和容器的总质量
m总=250g
此时液体的质量
m液=m总-m容器=250g-50g=200g
液体的体积
V液=S容器h1=100cm2×2cm=200cm3
再由密度公式可得液体的密度
(2)当h2=4cm时,停止注入液体,此时液体的体积
V′液=S容器h2=100cm2×4cm=400cm3
则液体的质量
m′液=ρ液V′液=1g/cm3×400cm3=400g
故容器和液体的总质量为
m′总=m′液+m容器=400g+50g=450g
(3)由图甲可得,放入柱体后,柱体未浸入液体的高度为5cm,电子秤示数为1260g,柱体的质量为
m柱=m′′总-m′总=1260g-450g=810g
设柱体的底面积为S柱,由图乙可知液体的最大深度h最大=10cm,又V′液不变,则有
(S容器-S柱)×h最大=V′液
柱体的底面积
柱体的高度
h柱=h最大+h=10cm+5cm=15cm
所以柱体的体积
V柱=S柱h柱=60cm2×15cm=900cm3
由密度公式得柱体的密度为
答:(1)液体的密度为1g/cm3;
(2)停止注入液体时,容器的总质量为450g;
(3)该实心柱体的密度为0.9g/cm3。
变式5-2如图所示,冰块中有一小石块,冰和石块的总质量是116g盛有水的圆柱形容器中,将冰块放入底面积为100cm2盛有水的圆柱形容器中,冰块完全沉入水中,这时容器中的水面上升了1.1cm,当冰块全部融化后容器又下降了0.1cm,冰块中所含的石块质量是 g,石块的密度是 kg/m3.(已知ρ冰=0.9×103kg/m3)
【答案】 26 2.6×103
【详解】[1]设整个冰块的体积为V,其中冰的体积为V1,石块的体积为V2;冰和石块的总质量为m,其中冰的质量为m1,石块的质量为m2。
冰块完全沉入水中,冰化成水后,根据得
由题意可知,冰的体积减去熔化成水后的体积,所以
即
解得冰的体积:V1=100cm3。
则冰的质量
m1=ρ冰V1=0.3g/cm3×100cm3=90g
则冰块中所含的石块质量
m2=m﹣m1=116g﹣90g=26g
[2]由题意可得,冰块和石块的总体积
V=SΔh1=100cm2×1.1cm=110cm3
则石块的体积
V2=V﹣V1=110cm3﹣100cm3=10cm3
所以石块的密度
◇难点 2 空心物体的判断与体积的计算
典例6(2024·陕西·二模)我国科学家研发的固体浮力材料已成功用于万米深海探测,为深潜器提供浮力,技术水平居于世界前列(直径很小的空心玻璃球)。若用质量为120g,密度为2.4g/cm3的玻璃制成“微球”后和粘合剂黏合制成一块固体浮力材料,其内部结构的放大示意图如图所示粘合剂的密度为1.2g/cm3,粘合剂体积占固体浮力材料总体积的20%,制成后的固体浮力材料密度为0.48g/cm3,这块固体浮力材料中粘合剂的质量为 g,这块固体浮力材料中空心部分的体积为 cm3。
【答案】 120 350
【详解】[1][2]设固体浮力材料的体积为V,由粘合剂体积占固体浮力材料总体积的20%可知,粘合剂的体积为0.2V,因固体浮力材料的质量等于玻璃的质量加上粘合剂的质量,即为
所以,由可得
代入数据得
解得
根据得,粘合剂的质量为
玻璃球中玻璃的体积为
则这块固体浮力材料中空心部分的体积为
变式6-1现有两球a与b,a由密度为7.5g/cm3的材料1组成,b由密度为2.5g/cm3的材料2组成,两球中只有一个实心,已知ma=3mb,2Va=Vb,则 (选填“a”或“b”)球是空心的,若空心球的体积为100cm3。则空心部分的体积为 cm3。
【答案】 b 50
【详解】[1]若两球均实心,则根据密度公式得,
又因为ma=3mb,代入数据,联立解得
而实际2Va=Vb,分析可知,b球是空心的。
[2]若空心球的体积为100cm3,即b球,则根据2Va=Vb,则解得
a求的质量为
b球的质量为
若b球为实心球,其体积为
则空心部分的体积为
变式6-2如图所示为2022年北京冬奥会的吉祥物冰墩墩。若测得某个空心陶瓷冰墩墩的质量为230g,体积为,则该冰墩墩空心部分体积为 ,现将空心部分灌满水,则灌水后的冰墩墩总质量为 g。(,)
【答案】 300 530
【详解】[1]由得,冰墩墩的实心体积为
空心部分的体积
[2]现将空心部分灌满水,则灌水后水的体积
由得,水的质量
灌水后的冰墩墩总质量为
1.(2023·辽宁辽阳·三模)牙齿健康是口腔卫生的重要组成部分。如图是一款未使用的新牙膏,下列估测数据最接近实际的是( )
A.牙膏的长度约为48cm B.牙膏的质量约为0.2kg
C.牙膏的体积约为9mm3 D.刷牙时,漱口水的温度约为0℃
【答案】B
【详解】A.手掌的宽度约为10cm,牙膏的长度接近20cm。故A不符合题意;
B.每个鸡蛋的质量约为50g,即0.05kg,一只牙膏的质量大约等同4只蛋鸡,约为0.2kg左右。故B符合题意;
C.可以将牙膏看作一个圆柱体,长约20cm,底面积5cm2左右,体积约为100cm3。故C不符合题意;
D.0℃的水远远地低于人的体温,人会感到不舒适。漱口水的适合水温稍高于人的低温,40℃左右即可。故D不符合题意。
故选B。
2.(2025·山东泰安·一模)为测量某种液体的密度,小明利用天平和量杯测量了液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到了几组数据并绘出了m﹣V图像( )
①量杯的质量为40g
②该液体可能是水
③该液体的密度与质量成正比与体积成反比
④80cm3的液体质量为80g
A.只有①③正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
【答案】D
【详解】①②.设量杯的质量为,液体的密度为,读图可知,当液体体积为时,液体和杯的总质量
可得①
当液体体积为时,液体和杯的总质量
可得②
①-②得:液体的密度,故该液体可能是水;代入①得
解得,故①错误,②正确;
③.密度是物质的一种属性,只与物质的种类和状态有关,故③错误;
④.当时,液体和杯的总质量
解之得:。故④正确。故D符合题意,ACB不符合题意。
故选D。
3.如图a所示,一杯中已经装有50cm3的某种液体,打开龙头,向杯中继续注入该种液体,杯子和杯中液体的总质量m总与从龙头中流出的液体体积V关系如图b所示。则下列说法正确的是( )
A.杯子质量为90g
B.杯中液体密度1.25g/cm3
C.此杯子的容积为200mL
D.当V=100cm3时,杯子和液体的总质量为170g
【答案】D
【详解】AB.设液体的密度为ρ液,杯子的质量为m0,由题意和图像可知,原来已装有液体的体积V0=50cm3,液体和杯子的总质量为90g,由可得
ρ液V0+m0=90g
即
ρ液×50cm3+m0=90g﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图像可知,从龙头中流入杯子的液体体积为200cm3时,液体和杯子的总质量为250g,同理可得
ρ液V0+ρ液V1+m0=250g
即
ρ液×50cm3+ρ液×200cm3+m0=250g﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
②﹣①得
ρ液×200cm3=160g
解得ρ液=0.8g/cm3;将ρ液=0.8g/cm3代入①,解得杯子质量m0=50g,故AB错误;
C.杯中已经装有50cm3的某种液体,打开龙头,由图像知,从龙头中流入杯子的液体体积最大为200cm3,所以杯子的容积为
V容=50cm3+200cm3=250cm3=250mL
故C错误;
D.杯子内原有50cm3的某种液体,再流入V′=100cm3液体时,杯内液体总体积为
V总液=V0+V′=50cm3+100cm3=150cm3
由得此时液体总质量为
m总液=ρ液V总液=0.8g/cm3×150cm3=120g
则此时杯子和液体的总质量为
m总=m0+m总液=50g+120g=170g
故D正确。
故选D。
4.一个薄壁的瓶子内装满某种液体,已知液体的质量为m,小明同学想测出液体的密度,他用刻度尺测得瓶子高度为L,瓶底的面积为S,然后倒出部分液体(约小半瓶,正立时近弯处),测出液面高度L1,然后堵住瓶口,将瓶倒置,测出液面高度L2,则液体的密度为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】由图示知,倒出部分液体后,剩余液体的体积
V剩=SL1
将瓶倒置,无液体部分的体积
V空=S(L-L2)
瓶的容积,即液体的体积
V=V剩+V空=SL1+S(L-L2)=S(L+L1-L2)
液体的密度
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.(2024·安徽安庆·三模)如图所示是甲、乙两种物质的质量随体积变化的图像,用一个瓶子分别装满甲、乙两种液体时,瓶子和液体的总质量之差为60g,则瓶子的容积为 。
【答案】80
【详解】由图像可知,当甲的体积为80cm3时的质量为
m甲=m甲'-m瓶=40g-20g=20g
则甲的密度为
由图像可知,当乙的体积为80cm3时的质量为
m乙=m乙'-m瓶=100g-20g=80g
则甲的密度为
设瓶子的容积为V,又ρ甲<ρ乙,则有
ρ乙V-ρ甲V=60g
即
解得:V=80cm3。
6.(2025·河南平顶山·二模)小明测量石头挂件“福兔”的密度。用天平测得它的质量为16.8g,将它放入量筒并倒入适量水,示数如图所示。取出挂件,量筒中剩余水的体积为30mL,挂件的密度为 ,测得挂件的密度值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
【答案】 2.8 偏小
【详解】[1]从图中量筒刻度可知,量筒分度值为1mL,液面与36mL刻度对齐,则水和挂件的总体积。已知剩余水的体积,则挂件的体积
单位换算,则。
已知挂件质量,根据密度公式
[2]取出挂件时,挂件表面会沾有少量水,导致测量的剩余水体积30mL偏小,进而使计算出的挂件体积偏大。
根据公式可知质量m测量准确,体积V偏大,因此测得的密度值会偏小。
7.(2024·北京东城·二模)按要求填空:
(1)小明测小石块的密度,如图甲乙所示,小石块的质量为 g。小石块的密度为 g/cm3。
(2)小明又想测出家里某个小饰品的密度,她找到家里的电子秤,称出饰品的质量是212g,又借助细线、水、玻璃杯,测出了饰品的体积,她的实验步骤如图丙、丁,则饰品的密度为 g/cm3。
【答案】(1) 41.4 2.3
(2)5.3
【详解】(1)[1][2]由甲图知道,当天平平衡,标尺的分度值为0.2g,故小石块的质量是
m=20g+20g+1.4g=41.4g
由乙图知道,小石块的体积是
V=38mL-20mL =18mL=18cm3
所以,小石块的密度是
(2)由图丙、丁知道,饰品排开水的质量是
m排=674.0g-634.0g=40g
由知道,排开水的体积是
因为饰品是浸没状态,所以V=V排=40cm3,故饰品的密度是
8.为了去除草莓表面残留的农药、细菌和果虫,利用盐水清洗草莓是一种有效的方法。小爽想用密度为的盐水清洗草莓,为检验配制的盐水是否合格,设计了实验方案并进行了如下操作。
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线上,发现指针的位置如图甲,则需将平衡螺母向 调节;
(2)用天平测出空烧杯的质量为15g,往烧杯中倒入适量盐水,如图乙用天平测出烧杯和盐水的总质量;
(3)将烧杯中的盐水倒入量筒中,液面位置如图丙;
(4)按照此方案配制出的盐水是否合格,说明理由 。
(5)小爽洗草莓时发现草莓会漂浮在盐水上,于是采用了图丁所示的方法测量了草莓的密度:
①用天平测出草莓的质量为m;
②将草莓轻放入盛满盐水的烧杯中,用细针将草莓压入盐水中浸没,盐水溢出,擦干烧杯外壁,取走细针,测出此时草莓、烧杯和盐水的总质量为;
③再取走草莓,将烧杯中盐水加满,测出烧杯和盐水的总质量为m2;则草莓的密度= (用、m、m1、m2表示)。
【答案】 左 不合格
【详解】(1)[1]如图甲,将天平放在水平桌面上,把游码放在零刻度线处,发现指针指在分度盘的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向左调。
(4)[2]标尺上1g被分成5小格,天平的分度值为0.2g;盐水和烧杯的总质量
量筒的分度值为2mL,则量筒中盐水的体积为
量筒中盐水的质量
盐水的密度
所以,按照此方案配制出的盐水不合格。
(5)[3]由题意可知,草莓排开盐水的质量
则草莓排开盐水的体积
因为草莓浸没在盐水中,所以草莓的体积等于草莓排开盐水的体积,即
故草莓的密度
9.(2025·辽宁鞍山·一模)小明想知道家里一瓶未知液体是什么,于是小明拿到学校用学过的物理知识去验明“身份”。如图是小明利用天平和量筒对其进行了密度测量。操作如下:
(1)将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至零刻度线处,指针静止如图甲,则应将平衡螺母向 调节,使横梁平衡。
(2)用调好的天平测出空烧杯的质量为10g。
(3)往烧杯当中倒入适量液体,在测量烧杯和液体的总质量时,当在右盘放入最小的砝码后,指针指到分度盘中线右侧一点,则他下一步的操作是 ,直到横梁再次平衡。
(4)天平再次平衡后,放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙,则称得烧杯和液体的总质量m为 g。
(5)小明将烧杯中的液体全部倒入量筒中,如图丙,则液体的体积V为 ;小组讨论时发现小明这种测量液体密度的方法会使得测出的密度 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)同学们对测量方法进行改进,发现不用量筒也可以测量,于是他添加两个完全相同的烧杯和适量的水,设计了如下实验步骤,请你补充完整:
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为;
②将烧杯装入适量的水,并水面处做好标记,用天平测出烧杯和水的总质量为;
③向另一个烧杯缓慢加入液体至标记处,用天平测出烧杯和液体的总质量为;
④则该液体的密度表达式ρ= ;(已知水的密度为)
【答案】 右 取下最小砝码,移动游码 44 30 偏大 ④
【详解】(1)[1]将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至零刻度线处,指针静止如图甲,偏向分度盘的左侧,则应将平衡螺母向右调节,使横梁水平平衡。
(3)[2]在测量烧杯和液体的总质量时,当在右盘放入最小的砝码后,指针指到分度盘中线右侧一点,说明右边沉,应取出最小的砝码,用镊子拨动游码直至天平重新平衡。
(4)[3]天平再次平衡后,放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙,天平标尺的分度值是0.2g,读数为4g,则称得烧杯和液体的总质量为
(5)[4]由图丙可知,量筒的分度值为2mL,则烧杯中的液体全部倒入量筒中,液体的体积为
[5]小明这种方法测量密度时,质量测量是准确的,在将烧杯中的液体全部倒入量筒中时,由于烧杯内壁会有残留,使得液体的体积测量偏小,根据可知,密度测量偏大。
(6)[6]调好天平,用天平测出空烧杯质量为m0;将烧杯装入适量的水,并在水面处做好标记,用天平测出烧杯和水的总质量为m1;则水的质量
水的体积为
将烧杯中的水倒掉并擦干,缓慢加入液体至标记处,用天平测出烧杯和液体的总质量为m2,则液体的质量为
烧杯内液体的体积等于水的体积,则
该液体的密度为
10.(2025·四川资阳·模拟预测)“天鲲号”是中国自主研制的重型自航绞吸挖泥船,被誉为“造岛神器”。“天鲲号”的诞生标志着中国从“疏浚大国”迈向“疏浚强国”,体现了高端装备制造的自主创新实力,为国家海洋战略提供了重要支撑。以下是对其的详细介绍:该船长140m、宽27.8m,其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最,堪称“地图编辑器”。绞吸挖泥船在需要疏挖的航道码头或填海造地的区域附近,先利用转动的绞刀将岩石机械切使之松动,搅松水底的砂砾与水按一定比例混合成泥浆,经过真空吸泥管吸入泵体,再经过排泥管输送至排泥区,排泥管的横截面积0.7m2,排泥量为1.4m3/s,排出的泥浆将水分过滤分离掉留下砂砾(排出的泥浆中水和砂砾分离所需时间忽略不计),将留下的砂砾直接排放到填埋区就可完成回填造地初期任务。()
(1)“天鲲号”到达海域需要打定位桩定位,定位前为了确定海底深度,向海底发出超声波,0.06s后收到反射波,求海底深度大约是多少?(已知超声波在海水中速度为1500m/s)
(2)排泥管输送的泥浆是砂砾和水按一定比例混合,既便于泥浆在泵体内流动,又可以提高砂砾的输送效率。在排泥管管口取样,检测到10L泥浆的质量为20kg,求:每立方米的泥浆含砂砾的质量m;
(3)若填埋区域打围面积为5000m2,平均造地深度为4.2m,从排泥管排出泥浆开始计算,“天鲲号”挖泥船最快多少分钟完成回填造地初期任务?
【答案】(1)45m
(2)1500kg
(3)500min
【详解】(1)由题意可知,超声从海面到海底传播的时间
则海底的深度
(2)由可知,泥浆的密度
即的泥浆质量为2000kg。设的泥浆中砂砾的体积为 ,水的体积为V水,则有①
②
且③
④
解以上四式得,,
故每立方米的泥浆含砂砾的质量。
(3)填埋区域的容积
由第(2)小题可得,泥浆中砂砾和水体积之比
所以
排泥量
故“天鲲号”挖泥船最快完成回填造地初期任务的时间
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