内容正文:
第07讲 质量与密度
本讲要点
01 考点精讲(5大核心考点)
考点01 (必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点02 (必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点03 (必备知识+1例+2变式)
考点04 (必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
02 拓展学习(密度测量常见考向与解答技巧)
03 巩固提升(精选15道题)
考点01
一、质量
1、质量的概念:自然界中的一切物体都是由物质组成的,组成物体的物质有多有少。比如,铁锤和铁钉都是由铁这种物质组成的,但所含物质的多少不同。物体所含物质的多少叫质量,通常用字母m表示。
2、质量的单位
(1)单位:在国际单位制中,质量的单位是千克,符号是kg。质量常用单位还有吨(t)、克(g)、毫克(mg)。
(2)质量单位的换算关系:1t=1000kg,1kg=1000g,1g=1000mg;1g=10-3kg,1mg=10-3g=10-6kg。
二、质量的测量
1、质量的测量:在生产、生活中,我们经常需要知道物体质量大小,例如买粮、买菜,一般都需要称处货品的质量。
(1)生活中常见的测量质量的工具有台秤、电子秤、案秤、杆秤,以及测量载重汽车的质量时用的电子磅等。
(2)在学校的实验室和工厂的化验室里,常用的测量工具是天平。
2、常见物体的质量
一枚一元硬币6g
一枚鸡蛋50g
一个苹果约150g
一只大公鸡约3kg
一名中学生约50kg
一头大象约6t
地球约6×1024kg
太阳约2×1030kg
3、天平的使用
(1)托盘天平的构造(如图):由1底座、2托盘架、3托盘、4标尺、5平衡螺母、6指针、7分度值、8游码、9横梁等组成。
(2)用天平测量物体质量时,应将天平放在水平桌面上;先将游码拨回标尺左端的零刻线处(归零),再调节平衡螺母,使指针指到分度盘的中央刻度(或左右摆动幅度相等),表示横梁平衡。
(3)用天平测量物体质量时,将物体放在左盘,砝码放在右盘,用镊子加减砝码并调节游码,使天平重新平衡。
(4)用天平测量物体质量时,被测物体的质量=右盘中砝码的总质量+游码在标尺上的指示值。
【例1】(2025·黑龙江大庆·中考真题)我国秦代度量衡制中规定:1石钧,1钧斤,1斤两,与现代国际单位制比较,1斤约0.256kg。九年级女同学的质量在秦代约为( )
A.2斤 B.20斤 C.200斤 D.2000斤
【答案】C
【详解】由题意可知,与现代国际单位制比较,1斤约0.256kg,九年级女同学在现代国际单位制中约50kg,则在秦代约
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式1-1】(2025·四川南充·中考真题)南充市各学校认真落实国家“双减”政策,强化五育并举要求,开展了各种活动。下列活动中有关物理量接近生活实际的是( )
A.图甲中挑货物的扁担长度约2dm
B.图乙中扔出的实心球质量约2kg
C.图丙中大合唱的声音响度约10dB
D.图丁中画画的纸张面积约10cm2
【答案】B
【详解】A.图甲中挑货物的扁担长度约2m,合20dm,故A不符合题意;
B.图乙中扔出的实心球质量约2kg,这是针对中学生和中考体育考试的标准质量,故B符合题意;
C.图丙中大合唱的声音响度约70dB,故C不符合题意;
D.图丁中画画的纸张长约40cm,宽约20cm,面积约为
故D不符合题意。
故选B。
【变式1-2】(2025·山东济宁·中考真题)如图甲所示,物体的长度为 cm;用托盘天平测量物体的质量,按照正确的实验步骤进行操作,当天平平衡时,右盘中砝码的情况和游码在标尺上的位置如图乙所示,则物体的质量为 g。
【答案】 2.70 36.6
【详解】[1]由图甲可知,刻度尺的分度值为1mm。物体左侧与3.00cm对齐,右侧与5.70cm对齐,所以物体的长度为5.70cm - 3.00cm = 2.70cm
[2]由图乙可知,砝码的质量为20g + 10g + 5g = 35g,游码在标尺上对应的刻度值为1.6g,所以物体的质量为35g + 1.6g = 36.6g
【变式1-3】(2025·山东济南·中考真题)小明在劳动教育基地参加劳动实践活动时,发现了一块漂亮的鹅卵石,他和小亮用天平和量筒测量该鹅卵石的密度。
(1)小明将游码归零后,在调节天平平衡时,发现指针向左摆动的幅度大于向右摆动的幅度,应该将平衡螺母 ,直到指针左右摆动的幅度相同;
(2)小明用调平后的天平测量鹅卵石的质量,天平平衡时如图所示,此鹅卵石的质量为 g;用量筒测出它的体积为24cm3,则此鹅卵石的密度为 ;
(3)在交流评估时,小亮发现实验中使用的天平左边托盘的质量大于右边托盘的质量,则用该天平测得此鹅卵石的质量 选填(“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
【答案】(1)右
(2) 67.2 2.8
(3)不受影响
【详解】(1)指针向左摆动的幅度大于向右摆动的幅度,说明天平的左盘较重,故应将平衡螺母向右调节,直到指针左右摆动的幅度相同。
(2)[1]天平读数时,应将砝码质量加上游码对应的刻度值,由图可知,标尺的分度值为0.2g,故游码对应的质量为2.2g,故此鹅卵石的质量为
[2]它的体积为,则此鹅卵石的密度为
(3)实验中使用的天平左边托盘的质量大于右边托盘的质量,但在使用前调节天平平衡时,消除了盘子的质量对平衡的影响,故测量结果是准确的。
【易错易混辨析】
1、质量是物体的一种基本属性,与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关.单位不同于重量.质量大,物体含有物质多;质量小,物体含有物质少。
2、使用天平注意事项
(1)被测物体的质量不能超过天平的量程。
(2)保持天平清洁、干燥,不能把潮湿的物体和化学药品直接放在盘上,也不能把砝码弄湿、弄脏,以免锈蚀。
(3)事先把游码移至0刻度线,并调节平衡螺母,使天平左右平衡。
(4)右放砝码,左放物体。
(5)砝码不能用手拿,要用镊子夹取,使用时要轻放轻拿。在使用天平时游码也不能用手移动。
(6)过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称。
(7)加砝码应该从大到小,可以节省时间。
(8)在称量过程中,不可再碰平衡螺母。
考点02
一、密度
1、密度的概念:大量实验表明,同种物质的质量与体积的比值是一定的。物质不同,其比值一般不同,这反映了不同物质的不同性质。在物理学中,某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度(比值定义法)。密度用ρ表示,在数值上等于物体单位体积的质量。
2、密度的单位
(1)密度的单位是由质量单位和体积单位组合而成的,是一个复合单位。在国际单位制中,密度的单位是千克/米3,符号是kg/m3。
(2)密度的常用单位还有克/厘米3,符号是g/m3。1g/cm3=103kg/m3。
3、密度的物理意义:密度是物质的一种性质,表示单位体积的某种物质组成的物体的质量。例如,纯水的密度为1.0×103kg/m3,表示体积为1m3的纯水的质量为1.0×103kg。
4、密度公式:
(1)密度公式中符号的意义和单位:国际单位制中,密度单位是kg/m3,常用单位还有:g/cm3(ml),
1g/cm3=103kg/m3。
(2)密度的变形公式:。
(3)公式是密度的定义式,适用于所有物体(包括气体、液体和固体)密度的计算。
5、常见物质的密度
(1)通常情况下,不同物质的密度不同。
(2)液体中,水银的密度为13.6×103kg/m3,是常见液体中密度最大的,比大多数固体的密度都大;油类的密度一般比水的密度小。
(3)常见金属中,铝的密度最小。
(4)在气体中,氢的密度最小。
二、密度与温度
1、物质的密度与温度的关系:一般物体在温度升高时,体积增大,温度降低时,体积减小,由于物体的质量不变,由公式可知,物体的密度会发生变化。即一般情况下,一定质量的物体,温度升高时,密度减小,温度降低时,密度增大。
2、风的形成:风是空气流动引起的一种自然现象,它是由空气密度发生变化而引起的。空气受热体积膨胀,密度变小而上升。热空气上升后,温度低的冷空气就从四面八方过来补充,从而形成了风。
3、水的反常膨胀现象
(1)水在4℃时的密度最大。温度高于4℃时,随着温度的升高,水的密度越来越小;在0~4℃,随着温度的降低,水的密度越来越小。
(2)水凝固成冰时,体积变大,密度变小。
(3)得益于水的反常膨胀现象,在寒冷的冬天,虽然湖面封冻了,但较深的湖底的水有可能还保持液态不结冰,保证水中的动植物能在寒冷的季节生存下来。
【例2】(2025·山东日照·中考真题)日照市拥有丰富的自然和人文资源,某同学在6月份参加“旅游+研学”活动时,收集的有关数据恰当的是( )
A.浮来山银杏树主干周长约16米,需七八个成年人手拉手方能环抱,有“七搂八拃一媳妇”之说
B.五莲山是国家地质公园,山体岩石主要为花岗岩,其密度约为
C.岚山多岛海海水浴场,当天风和日丽,滩缓浪静,最高风速为36.2m/s
D.日照沿海地区冬无严寒,夏无酷暑,当天最高气温为32.5℃,全年平均气温为37℃
【答案】A
【详解】A.浮来山银杏树主干周长约16米,成年人的双臂展开一般在1.6米左右,七八个成年人手拉手的总长度约为11~14米,浮来山银杏树主干需七八个成年人手拉手方能环抱,说明周长应略大于这个范围,即周长在16米左右;“七搂八拃一媳妇”之说,也是形容树干粗壮,故A符合题意;
B.水的密度约为,花岗岩是一种常见的岩石,其密度通常在之间,故B不符合题意;
C.风速单位为m/s,36.2m/s这已经接近强台风级别的风速,“风和日丽,滩缓浪静”,说明风速应较小,故C不符合题意;
D.日照属于温带季风气候,冬无严寒,夏无酷暑,全年平均气温一般在12~14℃之间,六月份为夏季,当天最高气温可能为32.5℃,故D不符合题意。
故选A。
【变式2-1】(2025·黑龙江·中考真题)有一个容器的质量是20g,装满水后总质量是570g,装满某液体后总质量是460g。则该容器的容积和某液体的密度分别是( )
A.550mL、0.75×103kg/m3 B.440mL、0.75×103kg/m3
C.500mL、0.8×103kg/m3 D.550mL、0.8×103kg/m3
【答案】D
【详解】根据总质量等于液体质量与瓶子质量之和可得
代入数据有①
②
联立①②解得V=550cm3,ρ液=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3
故D正确,ABC错误。
故选D。
【变式2-2】(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2-3】(2025·四川德阳·中考真题)2024年12月26日,我国首架第六代战斗机试飞成功,若它以2倍声速匀速直线飞行,则它通过的路程为 。我国自主研发生产出了世界上最薄的“手撕钢”,被誉为“钢铁行业皇冠上的明珠”,其厚度只有,密度为,则面积大小为的“手撕钢”的质量为 。
【答案】 6800 23.7
【详解】[1]它以2倍声速匀速直线飞行,则它通过的路程为s=v机t=2v声t=2×340m/s×10s=6800m
[2]“手撕钢”的体积V=Sh=2×103cm2×1.5×10-3cm=3cm3
“手撕钢”的质量为m=ρV=7.9g/cm3×3cm3=23.7g
【易错易混辨析】
1、密度是物质的一种性质,在条件一定情况下,每种物质的密度是确定的,密度不随物体的质量或体积的变化而变化。例如,一杯牛奶的密度与一滴牛奶的密度一样大;不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比。因为当物质的质量最大为原来的几倍时,其体积也增大为原来的几倍;当体积减小为原来的几分之一时,质量也减小为原来的几分之一,而比值(单位体积的质量)始终不变,即。
2、物质密度受物质状态和温度的影响:当物质在固态、液态和气态之间转换时(例如熔化、凝固等),或物体的温度发生变化时(如热胀冷缩),质量不变,但体积发生变化,密度发生变化。如常温常压下水的密度为1.0×103kg/m3,变为冰后密度为0.9×103kg/m3。
3、日常生活中,人们往往感觉密度大的物质“重”,密度小的物质“轻”。比如,常说的“铁比棉花重”,实质上是指铁的密度比棉花的密度大,真正的重或轻取决于物体的质量。
考点03
一、测液体的密度
1、原理:
2、实验器材:量筒、天平、待测液体、细线、水、烧杯
(1)量筒:测量物体体积。
(2)天平:测量物体质量。
(3)待测液体:测量对象。
(4)细线:测量物体体积时,使物体完全浸没水中。
(5)烧杯:装水。
(6)水:测量物体体积。
3、实验步骤
步骤①先测液体和容器的总质量m1。
步骤②然后倒入量筒中一部分液体,并测出这部分液体的体积V。
步骤③再称出容器与剩余液体的总质量m2,两者之差就是量筒内液体的质量。
步骤④再用密度公式求出液体的密度。
4、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
1、原理:
2、实验器材:量筒、天平、待测物体、细线、水、烧杯
(1)量筒:测量物体体积。
(2)天平:测量物体质量。
(3)待测物体:测量对象。
(4)细线:测量物体体积时,使物体完全浸没水中。
(5)烧杯:装水。
(6)水:测量物体体积。
3. 实验步骤
步骤①用天平测出石块的质量m。
步骤②向量筒内倒入适量的水,测出的水的体积V1。
步骤③把石块放入量筒中,测出石块和水的总体积V2。
步骤④算出石块的体积V=V2-V1。
步骤⑤利用公式算出石块的密度。
4、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
(1)实验器材:量筒、烧杯2个、天平、细线、石块、水、滴管
(2)实验步骤:
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;
步骤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;
步骤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;
步骤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。
(3)密度表达式:
2、有天平无量筒测量石块的密度
(1)实验器材:天平、水、空瓶、石块
(2)实验步骤:
步骤1:用天平测出石块的质量m1;
步骤2:瓶中装满水,测出其质量m2;
步骤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。
步骤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。
(3)密度表达式:m排水=m1+m2-m3,,。
3、有量筒无天平测石块的密度(曹冲称象法)
(1)实验器材:水槽、烧杯、量筒、足够多的水、细线、石块和笔
(2)实验步骤:
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;
步骤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;
步骤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;
步骤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。
(3)密度表达式:。
【例3】(2025·江苏镇江·中考真题)为了测量某不吸水木塞的密度,小李进行了如下实验。
(1)天平的游码归零后,指针静止时如图1所示,应将平衡螺母向 端调节;
(2)正确测量时,应将木塞放置于天平的 盘中;当天平平衡时,所用砝码和游码位置如图2所示,木塞的质量为 g;
(3)在量筒中装入适量水,如图3所示,读出水的体积为 mL。木塞放入量筒中时浮于水面,用细线将螺帽和木塞系在一起,再次放入量筒中,如图4所示;
(4)已知螺帽的质量为118.5g,密度为7.9g/cm3,则螺帽的体积为 cm3,木塞的密度为 g/cm3。
【答案】(1)左
(2)左 12.5
(3)40
(4)15 0.5
【详解】(1)天平的游码归零后,指针静止时如图1所示,向右偏转,说明天平右端重,应将平衡螺母向左端调节,使指针指在分度盘的中央。
(2)[1]根据天平的使用规则可知,天平左盘放待测物体,右盘放砝码,因此应将木塞放置于天平的左盘中。
[2]如图2所示,砝码的质量为10g,标尺的分度值为0.5g,游码对应的刻度为2.5g,因此木塞的质量为m=10g+2.5g=12.5g
(3)如图3所示,量筒的分度值为4mL,水面与40mL的刻度相平,因此水的体积为40mL,即40cm3。
(4)[1]螺帽的体积为
[2]如图4所示,水与螺帽和木塞的总体积为80mL,即为80cm3,则木塞的体积为
木塞的密度为
【变式3-1】(2025·四川·中考真题)小唐同学在测量某种液体的密度时,先测出液体及烧杯的总质量(如图甲),然后将烧杯中的液体倒入量筒(如图乙),再测出此时烧杯的质量(如图丙)。下列说法正确的是( )
A.量筒中液体的质量是154.2g B.量筒中液体的质量是114.2g
C.量筒中液体的体积是40mL D.被测液体的密度是
【答案】C
【详解】AB.由图甲可知,天平标尺的分度值为0.2g,液体及烧杯的总质量
由图丙可知,烧杯的质量
将烧杯中的液体倒入量筒后,量筒中液体的质量
故AB错误;
C.由图乙可知,量筒的分度值为1mL,量筒中液体的体积,故C正确;
D.被测液体的密度为
故D错误。
故选C。
【变式3-2】(2025·甘肃兰州·中考真题)小明在实验室用天平和量筒测量某种液体的密度。他先在烧杯中倒入适量的液体,用天平测出烧杯和液体的总质量为94.2g,再将烧杯中的部分液体倒入量筒中如图甲所示,最后用天平测量烧杯和剩余液体的总质量,天平横梁水平平衡时如图乙所示,则烧杯和剩余液体的总质量为 g,该液体的密度为 g/cm3。
【答案】 61.2 1.1
【详解】[1][2]由图乙可知,砝码质量50g+10g=60g,标尺分度值为0.2g,游码示数1.2g,烧杯和剩余液体的总质量为m2=60g+1.2g=61.2g
由甲图可知,量筒的分度值为1mL,量筒中液体的体积为V=30mL=30cm3
量筒中液体的质量为m=m1﹣m2=94.2g﹣61.2g=33g
液体的密度为
【变式3-3】(2025·内蒙古·中考真题)物理课外实践小组在制作面皮活动中,需要用面粉和水调制出最佳密度为1.1~1.2的面浆水,如图甲所示。为了检验调制的面浆水是否合格,进行了如下实验。
(1)将托盘天平放在水平工作台上,游码移至标尺左端的 处,发现指针左右摆动情况如图乙所示,接下来的操作是 ,使横梁水平平衡;
(2)如图丙,测出面浆水和烧杯的总质量;将烧杯中适量的面浆水倒入量筒中,如图丁,量筒中面浆水的体积为 ;如图戊,再测出剩余面浆水和烧杯的质量。根据测量数据可知倒出的面浆水的质量为 ,面浆水的密度为 ;
(3)根据上述结果,为了得到最佳密度的面浆水,需要向面浆水中加适量的 ;
(4)为了减小测量误差,将烧杯中的面浆水倒入量筒的过程中需要注意 。(写出一条即可)
【答案】(1) 零刻线 向左调节平衡螺母
(2) 40 52 1.3
(3)水
(4)见解析
【详解】(1)[1][2]天平在使用前,应先放置在水平台上,且将游码移至左侧零刻线处,乙图中指针向右偏幅度大,说明天平右端沉,应将平衡螺母向左调节至横梁在水平位置平衡。
(2)[1]丁图中量筒的读数,即面浆水的体积为
[2]据丙、戊两图可知,倒出的面浆水的质量为
[3]面浆水的密度为
(3)根据上述分析可知,目前面浆水的密度过大,即面含量较多,为了得到最佳密度的面浆水,需要向面浆水中加适量的水。
(4)将烧杯中的面浆水倒入量筒的过程中避免面浆水溅到量筒壁上,导致测量的体积出现误差。
考点04
一、密度的计算
1、利用密度求出质量:根据公式可以推导出m=ρV;利用m=ρV计算不便测量的物体的质量。
(1)计算原理:。
(2)计算方法:对于某些不便于直接测量质量的物体,只要知道这个物体是由什么物质组成的,就可以通过密度表,查出这种物质的密度,再测出它的体积,根据公式就能算出该物体的质量。
(3)举例:如测一块长方体大理石的质量,大理石的密度可以查密度表得到,大理石的长、宽、高可以用刻度尺测量,算出大理石的体积,应用公式就能算出大理石的质量。
2、利用密度求出体积:根据公式可以推导出;利用计算不便测量的物体的质量。
(1)计算原理:。
(2)计算方法:对于有些不便于直接测量体积的物体,只要测出它的质量,再查出它的密度,就可以利用公式算出啊它的体积。
(3)举例:如测形状不规则的铁质螺钉,可以用天平测出它的质量,铁的密度可以从密度表中查出,根据公式便可算出它的体积。
3、利用密度鉴别物质
(1)原理:。
(2)方法:要分析一个物体是由什么物质组成的物体,只要测出该物体的密度,再查密度表,看测得的密度值与何种物质的密度相同(或相近)。
(3)举例:如测算出某种物质的密度是2.7×103kg/m3,通过查密度表知道这种物质可能是铝。
二、密度在生产、生活中的应用
1、测量密度,确定矿藏种类:勘探队员在野外勘探时,通过采集的样品的密度等信息,可以确定矿藏的种类及经济价值。
2、根据密度,鉴别优劣:很早的时候,人们就知道用盐水选种:把种子放到盐水里,饱满的种子因为密度大,而沉到盐水底,瘪壳和杂草的种子因为密度小而浮在盐水表面。
3、根据密度选择合适的材料(物质)
(1)航空器材采用高强度、低密度的合金或新型合成材料。
(2)在产品包装中,常采用密度小的泡沫塑料作填充物,一是为了防震,二是为了便于运输。
(3)大型机床的底座需要用坚固、密度大的材料制成,以增加稳定性。
【例4】(2024·吉林长春·中考真题)我国研发团队经过一千多天的日夜奋战,生产出世界上最薄的“手撕钢”。“手撕钢”的密度为,但厚度只有,被誉为“钢铁行业皇冠上的明珠”。以下说法正确的是( )
A.“手撕钢”的厚度为
B.“手撕钢”的质量为
C.“手撕钢”的温度升高时质量不变,密度变小
D.用“手撕钢”做的手术刀轻薄灵活,“轻”是指密度小
【答案】BC
【详解】A.“手撕钢”的厚度为0.015mm=1.5×104nm,故A错误;
B.“手撕钢”的密度
2m2的“手撕钢”的体积
则其质量
故B正确;
C.“手撕钢”温度升高时质量保持不变,因为质量是物体的一种属性,但温度升高时体积会膨胀,故密度变小,故C正确;
D.“轻”是指质量小,用“手撕钢”做的手术刀拿在手里感觉手术刀的质量小。故D错误。
故选BC。
【变式4-1】(2025·陕西·中考真题)在传统陶瓷表面涂覆一层聚合物,可制成一种新型陶瓷材料。用该材料制成的防热瓦,安装在航天器的外表面,可以保护航天器安全穿越大气层。分析该新型陶瓷材料应具备的特点,不正确的是( )
A.耐高温 B.导热性好 C.强度大 D.耐磨损
【答案】B
【详解】因为航天器在穿过大气层返回地球的过程中与大气剧烈摩擦产生高温,为了防止烧毁和损坏航天器,这种材料应具备耐高温、耐磨损、强度大等特点;还要有防止舱内温度过高导致对宇航员产生危险,这种材料还应具备隔热性好的特点,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式4-2】(2024·山东枣庄·中考真题)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 ,体积 。
【答案】 不变 减小 增大
【详解】[1]铁棒被磨成了针,虽然体积发生了改变,但铁这种物质并没有改变,密度是物质的一种特性,它只与物质的种类和状态有关,与质量和体积无关。因此,铁棒磨成针后,其密度是不变的。
[2][3]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。
【易错易混辨析】
1、密度是物质的一种性质,不同物质密度一般不同,所以可以利用密度来鉴别物质。鉴别方法:先用适当的方法测出(计算出)物质密度,再对照密度表就可以知道是何种物质。
2、由于不同物质的密度可能是相同的,故只通过密度鉴别物质并不完全可靠。因此要准确地鉴别物质,常常需要多种方法并用,如气味、颜色、硬度等。例如,酒精和煤油都是液体,它们的密度都是0.8×103kg/m3,但是通过气味可以区分它们;冰和蜡都是固体,它们的密度也相同,但从它们的颜色、透明度、能否燃烧、硬度等性质的差异,也能区分它们。
【密度测量常见考向与解答技巧】
(1)天平调平衡:移动平衡螺母(指针左偏,平衡螺母右移;指针右偏,平衡螺母左移)。
(2)天平使用:把天平放在水平桌面上,游码放在“零”位,调节平衡螺母使天平平衡,左盘放被测物体,右盘放砝码,不得用手夹取砝码。
(3)求被测量物体质量:物体总质量等于砝码总质量加上游码读数。
(4)液体体积测量:视线要与液面相平,1mL=1cm3。
(5)被测物体密度:用密度公式进行计算即可。
(6)被测物质密度误差:烧杯或被测固体均粘有部分液体,由实验步骤可知被测质量偏小时,密度偏小;被测质量偏大时,密度偏大。
(7)靠增减砝码无法使天平平衡时:取下最小砝码,调节往右调节游码。
(8)实验评价:根据测量过程确定测量值偏大还是偏小并分析实验过程中存在问题。
(9)实验出现误差的原因:刻度尺与平面镜不垂直、实验装置安装存在问题。
(10)如果砝码缺了一角,所测物体质量比实际质量偏大 。
(11)调节天平时应先将游码移到称量标尺左端零刻度处,再调节平衡螺母,时指针指在分度标尺中央红线处,或指针在中央红线左右摆动幅度相同即可。
(12)实验有不足之处,出现误差,一般是 测量体积时有水溅出、物体带水测量质量、天平没平衡就测质量等。
1.(2025·青海西宁·中考真题)下列物理量中最符合实际的是( )
A.一个苹果的质量约为2kg B.夏都西宁夏季的平均气温是37℃
C.教室的高度约为3m D.光在真空中的传播速度是340m/s
【答案】C
【详解】A.一个苹果的质量约为200g,故A不符合题意;
B.夏都西宁夏季白天最高气温约为25℃,平均气温约为20℃,故B不符合题意;
C.根据物理知识可知,教室的高度约为3m,故C符合题意;
D.光在真空中的传播速度约为3.0×108m/s,故D不符合题意。
故选C。
2.(2025·江苏无锡·中考真题)我国科研团队突破国际上现有的铝合金材料体系,开发出高镁含量铝合金材料,这种材料密度小、韧性好、强度大,并且成本低。这种材料适合制造( )
A.飞机的机身 B.举重用的杠铃 C.起重机的配重 D.压路机的碾子
【答案】A
【详解】A.飞机的机身要采用轻质材料,减小飞行时的质量,且机身的材料要强度大,不易发生变形,高镁含量铝合金材料密度小、韧性好、强度大适合制造飞机的机身,故A符合题意;
B.举重用的杠铃需要一定的重量才能满足不同级别的训练要求,不能采用轻质材料制作,故B不符合题意;
C.起重机的配重需要强度高的材料承载重物,故高镁含量铝合金材料不适合制作起重机的配重,故C不符合题意;
D.压路机的碾子需要较大的质量来产生足够的压力,而高镁含量铝合金材料密度小,相同体积的高镁含量铝合金材料,质量小,无法满足压路机碾子对质量的要求,故D不符合题意。
故选A。
3.(2025·江苏常州·中考真题)由日本工程师打造的世界首颗木壳人造卫星,在2024年11月搭乘货运飞船升空;下列说法中正确的是( )
A.把木块切割变小,木块质量变小,密度不变
B.把木块切割变小,木块体积变小,密度变大
C.卫星搭乘飞船升空到太空过程中,木壳质量变小
D.卫星搭乘飞船升空到太空过程中,木壳质量变大
【答案】A
【详解】密度与物质的材料与状态有关,把木块切割变小,木块体积变小,木块的材料与状态没有发生变化,密度不变;质量是指物体所含物质的多少,与位置无关,卫星搭乘飞船升空到太空过程中,木壳质量不变,把木块切割变小,木块质量变小,故A正确,BCD错误。
故选A。
4.(2025·山东潍坊·中考真题)学校举行春季中学生运动会,下列有关运动项目的数据,最符合实际的是( )
A.立定跳远的成绩约为 B.跑完的用时约为
C.单手投掷的铅球质量约为 D.完成跳绳的数目约为600个
【答案】A
【详解】A.在初中学生的立定跳远测试中,大部分学生的成绩能达到1.8m~2.2m之间,2m处于这个合理范围,符合实际情况,故A符合题意;
B.初中学生跑完1000m的正常用时通常在3min30s~4min30s之间,2min换算为120秒,这个时间远短于正常水平,即使是运动能力较强的学生也难以达到,不符合实际,故B不符合题意;
C.体育比赛中,初中学生单手投掷的铅球标准质量为3kg,30kg的铅球质量过大,远超学生的承载和投掷能力,根本无法完成投掷动作,不符合实际,故C不符合题意;
D.初中学生1min跳绳的正常数目约为120~180个,600个每分钟意味着每秒跳绳10个,这个速度远超人类身体的极限反应和运动速度,无法实现,不符合实际,故D不符合题意。
故选A。
5.(2025·山东德州·中考真题)小明在科技创新大赛中斩获一枚奖牌。他想知道该奖牌的密度,但发现其无法放入量筒,于是借助天平、烧杯进行了如下操作。下列说法正确的是( )
A.使用前分度盘指针如图甲所示,应向右调游码使天平平衡
B.天平正确调平后,称量结果如图乙所示,测得奖牌的质量为129.2g
C.该实验测得奖牌的密度为6.44g/cm3
D.用此方法测得奖牌的密度会偏大
【答案】C
【详解】A.使用前分度盘指针如图甲所示,指针左偏,应向右调平衡螺母使天平平衡,直至指针指在分度盘中央,故A错误;
B.标尺的分度值为0.2g,由图乙可得,奖牌的质量为,故B错误;
C.由丙可知,奖牌的体积为
奖牌的密度为,故C正确;
D.奖牌的质量测量准确,测得的体积是奖牌和细线的总体积,且从水中拿出奖牌时会带出一部分水,所以测得的奖牌体积偏大,由可知,该方法所测奖牌的密度偏小,故D错误。
故选C。
6.(2025·山西·中考真题)制作航天器部件的材料常需要满足“低密度、高强度”等条件。航天小组的同学们调查了铝合金和碳纤维两种材料,其质量与体积关系如图所示。分析图像可知( )
A.铝合金的密度为
B.碳纤维的密度是铝合金的2倍
C.质量相同时,用铝合金制成的实心部件体积较大
D.体积相同时,用碳纤维制成的实心部件质量较小
【答案】D
【详解】A.铝合金的密度为
故A不符合题意;
B.由图得,体积相同时,碳纤维的质量是铝合金的一半,由得,碳纤维的密度是铝合金的,故B不符合题意;
C.由图得,质量相同时,用铝合金制成的实心部件体积较小,故C不符合题意;
D.由图得,体积相同时,用碳纤维制成的实心部件质量较小,故D符合题意。
故选D。
7.(2025·贵州·中考真题)由轻量化材料制成的飞机部件,在体积相同时质量更小,是由于这类材料密度较 (选填“大”或“小”)的缘故。
【答案】小
【详解】根据密度公式,当体积V一定时,质量m越小,密度ρ越小。题目中飞机部件体积相同但质量更小,说明材料的密度较小,因此,轻量化材料密度较小。
8.(2025·天津·中考真题)“嫦娥六号”在月球背面采集样品1935.3g,合 kg;把这些样品从月球带回地球,其质量 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 1.9353 不变
【详解】[1]采集样品质量为
[2]因为质量是物体的基本属性,所以土壤从月球运到地球的过程中,位置发生变化,质量不变。
9.(2025·四川成都·中考真题)小殷测量红砖的密度,他采集了一块红砖样本,先用天平测出其质量,再用装有适量水的量筒测出其体积。由于红砖吸水,导致他计算出的红砖密度偏 ;要想更准确测出红砖样本的体积,可采取的方法有 。(写出一条即可)
【答案】 大 见解析
【详解】[1][2]由于红砖吸水,会使量筒中水和红砖的总体积减小,则所测体积偏小,质量测量准确,由可知红砖密度偏大;要想更准确测出红砖样本的体积,将红砖浸没水中充分吸水至饱和状态,再用湿布擦去表面水分后测量体积,此时砖不再额外吸水,测量的体积比较准确。
10.(2025·江苏宿迁·中考真题)为测量金属块的密度,将天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端的“0”刻度线处,天平指针如图甲所示,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,天平平衡后,将待测金属块放入左盘中测量,再次平衡后,右盘中砝码、游码位置如图乙所示。将金属块浸没于水中,图丙所示是金属块放入量筒前后的情况,则金属块体积为 ,密度为 。
【答案】 右 7.9×103
【详解】[1]由图甲可知,指针向左偏,说明左边重,应该将平衡螺母向右调节。
[2]由图丙可知,量筒分度值为2mL,金属块的体积
[3]由图乙可知,标尺分度值为0.2g,金属块的质量m=50g+20g+5g+4g=79g
金属块的密度
11.(2025·湖北·中考真题)律管是古人用来给乐器定音的工具。用十二根长度不同的律管吹出十二个高低不同的标准音,十二根律管吹出的声音 (填声音的特性)不同。其中最长的一根叫黄钟律管,如图。据文献记载,它还曾作为汉代统一度量衡的标准,管长九寸(约20cm),在管腔中装满大小适中的黍,体积为一龠(约10mL),质量为十二铢(约7.8g),由此推算汉代一寸约为 cm(保留两位小数),黍的密度约为 g/cm³。
【答案】 音调 2.22 0.78
【详解】[1]不同长度律管产生不同频率,决定音调高低,故十二根律管吹出的声音音调不同。
[2]管长九寸(约20cm),由此推算汉代一寸约为
[3]体积为一龠(约10mL),质量为十二铢(约7.8g),则黍的密度约为
12.(2025·山东烟台·中考真题)小明用天平测量牛奶密度时,把天平放在水平桌面上,游码归零后,指针静止时如图甲所示,此时他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。天平平衡后,他将标有250mL的整盒牛奶放在天平左盘进行称量,天平再次平衡时如图乙所示,则整盒牛奶的质量为 g。若空奶盒的质量为56.4g,则牛奶的密度为 。
【答案】 右 321.4
【详解】[1]用天平测量牛奶密度时,把天平放在水平桌面上,游码归零后,指针静止时如图甲所示,指针左偏,说明左端重,此时他应将平衡螺母向右调节。
[2][3]如图乙所示,横梁标尺分度值为0.2g,则整盒牛奶的质量为
则牛奶质量为
则牛奶的密度为
13.(2025·海南·中考真题)海南五月荔枝红,小海发现“妃子笑”和“荔枝王”两个品种的荔枝在水中都有下沉的现象。这两个品种荔枝的密度一样大吗?他设计方案测量两个品种的荔枝密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码调到零刻线处,发现指针偏转情况如图甲所示,应向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平横梁水平平衡;
(2)用天平和量筒分别测量同一颗“妃子笑”的质量和体积,如图乙和图丙所示。请在表中完成实验数据的记录;
品种
质量
体积
密度
妃子笑
①
②
③
(3)小海接着测一颗“荔枝王”的密度,但该荔枝体积过大,无法放入量筒。现有电子秤、溢水杯、烧杯和足够多的水(已知水的密度为),如图丁所示。请帮小海设计测量该荔枝密度的简要实验方案,并写出该荔枝密度的表达式(用相应的物理量符号表示) 。
【答案】 左 22 20 1.1 见解析
【详解】[1]天平调平的原则是 “左偏右调,右偏左调”。由图甲可知,指针偏向右侧,说明右侧较重,因此应向左调节平衡螺母,使天平横梁水平平衡。
[2]由图乙可知,砝码质量为20g,游码示数(注意游码读左侧对应的刻度)为2g,因此荔枝的质量
[3]由图丙可知,水的体积为40mL,水和荔枝的总体积为60mL,因此荔枝的体积
[4]荔枝的密度
[5]由于 “荔枝王” 体积过大无法放入量筒,需用溢水杯和水间接测量其体积(排开水的体积等于荔枝的体积)。实验方案如下:
① 用电子秤测出 “荔枝王” 的质量和空烧杯的质量;
② 将溢水杯装满水,把 “荔枝王” 放入溢水杯中,用烧杯收集溢出的水;
③ 用电子秤测出烧杯和溢出水的总质量,则溢出水的质量为
④ 由可得,溢出水的体积,即荔枝的体积
⑤ 因此,“荔枝王” 的密度
14.(2025·江苏无锡·中考真题)小明和小红利用托盘天平、量筒、量杯(最大测量值500mL,分度值50mL)、水等器材测量茶杯的密度,步骤如下:
(1)将天平放在水平台面上,将游码移至标尺的 ,若此时指针偏向分度盘中央刻度线左侧,应将平衡螺母向 调节,使指针对准分度盘中央的刻度线;
(2)天平调好后,将茶杯放在左盘,在右盘中加减砝码,并调节游码使天平再次水平平衡,砝码和游码的位置如图甲所示,则茶杯质量为 g;
(3)在测量茶杯体积时,发现无法将茶杯放入量筒。
①小明在量杯中加入350mL的水,将茶杯轻轻放入水中,在水面位置处做标记,如图乙所示。取出茶杯,用装有50mL水的量筒往量杯中缓慢加水,直到水面达到标记处,此时量筒内剩余水的体积为17mL,则小明测出的茶杯体积为 cm3。小红发现取出的茶杯沾了水,则小明计算出的茶杯密度值与实际值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
②小红重新在量杯中加入350mL的水,将茶杯沉入水底,用装有45mL水的量筒往量杯中缓慢加水,直至水面与量杯上的400mL刻度线对齐为止(如图丙所示),此时量筒中剩余水的体积如图丁所示。小红测出的茶杯体积为 cm3,密度为 g/cm3。
【答案】(1) 零刻度线 右
(2)72
(3) 33 偏小 30 2.4
【详解】(1)[1]天平使用前,放在水平台面上,将游码移至标尺的零刻度线,再通过平衡螺母调节杠杆在水平位置平衡。
[2]若此时指针偏向分度盘中央刻度线左侧,说明天平左端质量较大,此时应将平衡螺母向右调节,使指针对准分度盘中央的刻度线。
(2)由图甲得,标尺的分度值为0.2g,游码所在位置为2g,茶杯质量为
(3)[1]在测量茶杯体积时,发现无法将茶杯放入量筒。依题意得,茶杯体积与再次加入的水的体积相等,小明测出的茶杯体积为
[2]小红发现取出的茶杯沾了水,导致再次加入的水的体积变大,导致测得的茶杯的体积变大,而茶杯的质量测量准确,由得,小明计算出的茶杯密度值与实际值相比偏小。
[3][4]由图丁得,量筒的分度值为1mL,量杯中水的体积为
从量筒倒入量杯的水的体积为
小红测出的茶杯体积为
茶杯密度为
15.(2024·山东济南·中考真题)济南黑虎泉景区有双虎雕塑,东侧“黑虎”使用黑色花岗石雕凿,西侧“金虎”为铜铸。若铸成这只“金虎”需要的铜,铜的密度是,则该“金虎”所用铜的质量是多少吨?
【详解】解:由密度公式可得,该“金虎”所用铜的质量
答:该“金虎”所用铜的质量是8.01t。
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第07讲 质量与密度
本讲要点
01 考点精讲(5大核心考点)
考点01 (必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点02 (必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点03 (必备知识+1例+2变式)
考点04 (必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
02 拓展学习(密度测量常见考向与解答技巧)
03 巩固提升(精选15道题)
考点01
一、质量
1、质量的概念:自然界中的一切物体都是由物质组成的,组成物体的物质有多有少。比如,铁锤和铁钉都是由铁这种物质组成的,但所含物质的多少不同。物体所含物质的多少叫质量,通常用字母m表示。
2、质量的单位
(1)单位:在国际单位制中,质量的单位是千克,符号是kg。质量常用单位还有吨(t)、克(g)、毫克(mg)。
(2)质量单位的换算关系:1t=1000kg,1kg=1000g,1g=1000mg;1g=10-3kg,1mg=10-3g=10-6kg。
二、质量的测量
1、质量的测量:在生产、生活中,我们经常需要知道物体质量大小,例如买粮、买菜,一般都需要称处货品的质量。
(1)生活中常见的测量质量的工具有台秤、电子秤、案秤、杆秤,以及测量载重汽车的质量时用的电子磅等。
(2)在学校的实验室和工厂的化验室里,常用的测量工具是天平。
2、常见物体的质量
一枚一元硬币6g
一枚鸡蛋50g
一个苹果约150g
一只大公鸡约3kg
一名中学生约50kg
一头大象约6t
地球约6×1024kg
太阳约2×1030kg
3、天平的使用
(1)托盘天平的构造(如图):由1底座、2托盘架、3托盘、4标尺、5平衡螺母、6指针、7分度值、8游码、9横梁等组成。
(2)用天平测量物体质量时,应将天平放在水平桌面上;先将游码拨回标尺左端的零刻线处(归零),再调节平衡螺母,使指针指到分度盘的中央刻度(或左右摆动幅度相等),表示横梁平衡。
(3)用天平测量物体质量时,将物体放在左盘,砝码放在右盘,用镊子加减砝码并调节游码,使天平重新平衡。
(4)用天平测量物体质量时,被测物体的质量=右盘中砝码的总质量+游码在标尺上的指示值。
【例1】(2025·黑龙江大庆·中考真题)我国秦代度量衡制中规定:1石钧,1钧斤,1斤两,与现代国际单位制比较,1斤约0.256kg。九年级女同学的质量在秦代约为( )
A.2斤 B.20斤 C.200斤 D.2000斤
【变式1-1】(2025·四川南充·中考真题)南充市各学校认真落实国家“双减”政策,强化五育并举要求,开展了各种活动。下列活动中有关物理量接近生活实际的是( )
A.图甲中挑货物的扁担长度约2dm B.图乙中扔出的实心球质量约2kg
C.图丙中大合唱的声音响度约10dB D.图丁中画画的纸张面积约10cm2
【变式1-2】(2025·山东济宁·中考真题)如图甲所示,物体的长度为 cm;用托盘天平测量物体的质量,按照正确的实验步骤进行操作,当天平平衡时,右盘中砝码的情况和游码在标尺上的位置如图乙所示,则物体的质量为 g。
【变式1-3】(2025·山东济南·中考真题)小明在劳动教育基地参加劳动实践活动时,发现了一块漂亮的鹅卵石,他和小亮用天平和量筒测量该鹅卵石的密度。
(1)小明将游码归零后,在调节天平平衡时,发现指针向左摆动的幅度大于向右摆动的幅度,应该将平衡螺母 ,直到指针左右摆动的幅度相同;
(2)小明用调平后的天平测量鹅卵石的质量,天平平衡时如图所示,此鹅卵石的质量为 g;用量筒测出它的体积为24cm3,则此鹅卵石的密度为 ;
(3)在交流评估时,小亮发现实验中使用的天平左边托盘的质量大于右边托盘的质量,则用该天平测得此鹅卵石的质量 选填(“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
【易错易混辨析】
1、质量是物体的一种基本属性,与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关.单位不同于重量.质量大,物体含有物质多;质量小,物体含有物质少。
2、使用天平注意事项
(1)被测物体的质量不能超过天平的量程。
(2)保持天平清洁、干燥,不能把潮湿的物体和化学药品直接放在盘上,也不能把砝码弄湿、弄脏,以免锈蚀。
(3)事先把游码移至0刻度线,并调节平衡螺母,使天平左右平衡。
(4)右放砝码,左放物体。
(5)砝码不能用手拿,要用镊子夹取,使用时要轻放轻拿。在使用天平时游码也不能用手移动。
(6)过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称。
(7)加砝码应该从大到小,可以节省时间。
(8)在称量过程中,不可再碰平衡螺母。
考点02
一、密度
1、密度的概念:大量实验表明,同种物质的质量与体积的比值是一定的。物质不同,其比值一般不同,这反映了不同物质的不同性质。在物理学中,某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度(比值定义法)。密度用ρ表示,在数值上等于物体单位体积的质量。
2、密度的单位
(1)密度的单位是由质量单位和体积单位组合而成的,是一个复合单位。在国际单位制中,密度的单位是千克/米3,符号是kg/m3。
(2)密度的常用单位还有克/厘米3,符号是g/m3。1g/cm3=103kg/m3。
3、密度的物理意义:密度是物质的一种性质,表示单位体积的某种物质组成的物体的质量。例如,纯水的密度为1.0×103kg/m3,表示体积为1m3的纯水的质量为1.0×103kg。
4、密度公式:
(1)密度公式中符号的意义和单位:国际单位制中,密度单位是kg/m3,常用单位还有:g/cm3(ml),
1g/cm3=103kg/m3。
(2)密度的变形公式:。
(3)公式是密度的定义式,适用于所有物体(包括气体、液体和固体)密度的计算。
5、常见物质的密度
(1)通常情况下,不同物质的密度不同。
(2)液体中,水银的密度为13.6×103kg/m3,是常见液体中密度最大的,比大多数固体的密度都大;油类的密度一般比水的密度小。
(3)常见金属中,铝的密度最小。
(4)在气体中,氢的密度最小。
二、密度与温度
1、物质的密度与温度的关系:一般物体在温度升高时,体积增大,温度降低时,体积减小,由于物体的质量不变,由公式可知,物体的密度会发生变化。即一般情况下,一定质量的物体,温度升高时,密度减小,温度降低时,密度增大。
2、风的形成:风是空气流动引起的一种自然现象,它是由空气密度发生变化而引起的。空气受热体积膨胀,密度变小而上升。热空气上升后,温度低的冷空气就从四面八方过来补充,从而形成了风。
3、水的反常膨胀现象
(1)水在4℃时的密度最大。温度高于4℃时,随着温度的升高,水的密度越来越小;在0~4℃,随着温度的降低,水的密度越来越小。
(2)水凝固成冰时,体积变大,密度变小。
(3)得益于水的反常膨胀现象,在寒冷的冬天,虽然湖面封冻了,但较深的湖底的水有可能还保持液态不结冰,保证水中的动植物能在寒冷的季节生存下来。
【例2】(2025·山东日照·中考真题)日照市拥有丰富的自然和人文资源,某同学在6月份参加“旅游+研学”活动时,收集的有关数据恰当的是( )
A.浮来山银杏树主干周长约16米,需七八个成年人手拉手方能环抱,有“七搂八拃一媳妇”之说
B.五莲山是国家地质公园,山体岩石主要为花岗岩,其密度约为
C.岚山多岛海海水浴场,当天风和日丽,滩缓浪静,最高风速为36.2m/s
D.日照沿海地区冬无严寒,夏无酷暑,当天最高气温为32.5℃,全年平均气温为37℃
【变式2-1】(2025·黑龙江·中考真题)有一个容器的质量是20g,装满水后总质量是570g,装满某液体后总质量是460g。则该容器的容积和某液体的密度分别是( )
A.550mL、0.75×103kg/m3 B.440mL、0.75×103kg/m3
C.500mL、0.8×103kg/m3 D.550mL、0.8×103kg/m3
【变式2-2】(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2-3】(2025·四川德阳·中考真题)2024年12月26日,我国首架第六代战斗机试飞成功,若它以2倍声速匀速直线飞行,则它通过的路程为 。我国自主研发生产出了世界上最薄的“手撕钢”,被誉为“钢铁行业皇冠上的明珠”,其厚度只有,密度为,则面积大小为的“手撕钢”的质量为 。
【易错易混辨析】
1、密度是物质的一种性质,在条件一定情况下,每种物质的密度是确定的,密度不随物体的质量或体积的变化而变化。例如,一杯牛奶的密度与一滴牛奶的密度一样大;不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比。因为当物质的质量最大为原来的几倍时,其体积也增大为原来的几倍;当体积减小为原来的几分之一时,质量也减小为原来的几分之一,而比值(单位体积的质量)始终不变,即。
2、物质密度受物质状态和温度的影响:当物质在固态、液态和气态之间转换时(例如熔化、凝固等),或物体的温度发生变化时(如热胀冷缩),质量不变,但体积发生变化,密度发生变化。如常温常压下水的密度为1.0×103kg/m3,变为冰后密度为0.9×103kg/m3。
3、日常生活中,人们往往感觉密度大的物质“重”,密度小的物质“轻”。比如,常说的“铁比棉花重”,实质上是指铁的密度比棉花的密度大,真正的重或轻取决于物体的质量。
考点03
一、测液体的密度
1、原理:
2、实验器材:量筒、天平、待测液体、细线、水、烧杯
(1)量筒:测量物体体积。
(2)天平:测量物体质量。
(3)待测液体:测量对象。
(4)细线:测量物体体积时,使物体完全浸没水中。
(5)烧杯:装水。
(6)水:测量物体体积。
3、实验步骤
步骤①先测液体和容器的总质量m1。
步骤②然后倒入量筒中一部分液体,并测出这部分液体的体积V。
步骤③再称出容器与剩余液体的总质量m2,两者之差就是量筒内液体的质量。
步骤④再用密度公式求出液体的密度。
4、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
1、原理:
2、实验器材:量筒、天平、待测物体、细线、水、烧杯
(1)量筒:测量物体体积。
(2)天平:测量物体质量。
(3)待测物体:测量对象。
(4)细线:测量物体体积时,使物体完全浸没水中。
(5)烧杯:装水。
(6)水:测量物体体积。
3. 实验步骤
步骤①用天平测出石块的质量m。
步骤②向量筒内倒入适量的水,测出的水的体积V1。
步骤③把石块放入量筒中,测出石块和水的总体积V2。
步骤④算出石块的体积V=V2-V1。
步骤⑤利用公式算出石块的密度。
4、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
(1)实验器材:量筒、烧杯2个、天平、细线、石块、水、滴管
(2)实验步骤:
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;
步骤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;
步骤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;
步骤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。
(3)密度表达式:
2、有天平无量筒测量石块的密度
(1)实验器材:天平、水、空瓶、石块
(2)实验步骤:
步骤1:用天平测出石块的质量m1;
步骤2:瓶中装满水,测出其质量m2;
步骤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。
步骤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。
(3)密度表达式:m排水=m1+m2-m3,,。
3、有量筒无天平测石块的密度(曹冲称象法)
(1)实验器材:水槽、烧杯、量筒、足够多的水、细线、石块和笔
(2)实验步骤:
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;
步骤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;
步骤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;
步骤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。
(3)密度表达式:。
【例3】(2025·江苏镇江·中考真题)为了测量某不吸水木塞的密度,小李进行了如下实验。
(1)天平的游码归零后,指针静止时如图1所示,应将平衡螺母向 端调节;
(2)正确测量时,应将木塞放置于天平的 盘中;当天平平衡时,所用砝码和游码位置如图2所示,木塞的质量为 g;
(3)在量筒中装入适量水,如图3所示,读出水的体积为 mL。木塞放入量筒中时浮于水面,用细线将螺帽和木塞系在一起,再次放入量筒中,如图4所示;
(4)已知螺帽的质量为118.5g,密度为7.9g/cm3,则螺帽的体积为 cm3,木塞的密度为 g/cm3。
【变式3-1】(2025·四川·中考真题)小唐同学在测量某种液体的密度时,先测出液体及烧杯的总质量(如图甲),然后将烧杯中的液体倒入量筒(如图乙),再测出此时烧杯的质量(如图丙)。下列说法正确的是( )
A.量筒中液体的质量是154.2g B.量筒中液体的质量是114.2g
C.量筒中液体的体积是40mL D.被测液体的密度是
【变式3-2】(2025·甘肃兰州·中考真题)小明在实验室用天平和量筒测量某种液体的密度。他先在烧杯中倒入适量的液体,用天平测出烧杯和液体的总质量为94.2g,再将烧杯中的部分液体倒入量筒中如图甲所示,最后用天平测量烧杯和剩余液体的总质量,天平横梁水平平衡时如图乙所示,则烧杯和剩余液体的总质量为 g,该液体的密度为 g/cm3。
【变式3-3】(2025·内蒙古·中考真题)物理课外实践小组在制作面皮活动中,需要用面粉和水调制出最佳密度为1.1~1.2的面浆水,如图甲所示。为了检验调制的面浆水是否合格,进行了如下实验。
(1)将托盘天平放在水平工作台上,游码移至标尺左端的 处,发现指针左右摆动情况如图乙所示,接下来的操作是 ,使横梁水平平衡;
(2)如图丙,测出面浆水和烧杯的总质量;将烧杯中适量的面浆水倒入量筒中,如图丁,量筒中面浆水的体积为 ;如图戊,再测出剩余面浆水和烧杯的质量。根据测量数据可知倒出的面浆水的质量为 ,面浆水的密度为 ;
(3)根据上述结果,为了得到最佳密度的面浆水,需要向面浆水中加适量的 ;
(4)为了减小测量误差,将烧杯中的面浆水倒入量筒的过程中需要注意 。(写出一条即可)
考点04
一、密度的计算
1、利用密度求出质量:根据公式可以推导出m=ρV;利用m=ρV计算不便测量的物体的质量。
(1)计算原理:。
(2)计算方法:对于某些不便于直接测量质量的物体,只要知道这个物体是由什么物质组成的,就可以通过密度表,查出这种物质的密度,再测出它的体积,根据公式就能算出该物体的质量。
(3)举例:如测一块长方体大理石的质量,大理石的密度可以查密度表得到,大理石的长、宽、高可以用刻度尺测量,算出大理石的体积,应用公式就能算出大理石的质量。
2、利用密度求出体积:根据公式可以推导出;利用计算不便测量的物体的质量。
(1)计算原理:。
(2)计算方法:对于有些不便于直接测量体积的物体,只要测出它的质量,再查出它的密度,就可以利用公式算出啊它的体积。
(3)举例:如测形状不规则的铁质螺钉,可以用天平测出它的质量,铁的密度可以从密度表中查出,根据公式便可算出它的体积。
3、利用密度鉴别物质
(1)原理:。
(2)方法:要分析一个物体是由什么物质组成的物体,只要测出该物体的密度,再查密度表,看测得的密度值与何种物质的密度相同(或相近)。
(3)举例:如测算出某种物质的密度是2.7×103kg/m3,通过查密度表知道这种物质可能是铝。
二、密度在生产、生活中的应用
1、测量密度,确定矿藏种类:勘探队员在野外勘探时,通过采集的样品的密度等信息,可以确定矿藏的种类及经济价值。
2、根据密度,鉴别优劣:很早的时候,人们就知道用盐水选种:把种子放到盐水里,饱满的种子因为密度大,而沉到盐水底,瘪壳和杂草的种子因为密度小而浮在盐水表面。
3、根据密度选择合适的材料(物质)
(1)航空器材采用高强度、低密度的合金或新型合成材料。
(2)在产品包装中,常采用密度小的泡沫塑料作填充物,一是为了防震,二是为了便于运输。
(3)大型机床的底座需要用坚固、密度大的材料制成,以增加稳定性。
【例4】(2024·吉林长春·中考真题)我国研发团队经过一千多天的日夜奋战,生产出世界上最薄的“手撕钢”。“手撕钢”的密度为,但厚度只有,被誉为“钢铁行业皇冠上的明珠”。以下说法正确的是( )
A.“手撕钢”的厚度为
B.“手撕钢”的质量为
C.“手撕钢”的温度升高时质量不变,密度变小
D.用“手撕钢”做的手术刀轻薄灵活,“轻”是指密度小
【变式4-1】(2025·陕西·中考真题)在传统陶瓷表面涂覆一层聚合物,可制成一种新型陶瓷材料。用该材料制成的防热瓦,安装在航天器的外表面,可以保护航天器安全穿越大气层。分析该新型陶瓷材料应具备的特点,不正确的是( )
A.耐高温 B.导热性好 C.强度大 D.耐磨损
【变式4-2】(2024·山东枣庄·中考真题)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 ,体积 。
【易错易混辨析】
1、密度是物质的一种性质,不同物质密度一般不同,所以可以利用密度来鉴别物质。鉴别方法:先用适当的方法测出(计算出)物质密度,再对照密度表就可以知道是何种物质。
2、由于不同物质的密度可能是相同的,故只通过密度鉴别物质并不完全可靠。因此要准确地鉴别物质,常常需要多种方法并用,如气味、颜色、硬度等。例如,酒精和煤油都是液体,它们的密度都是0.8×103kg/m3,但是通过气味可以区分它们;冰和蜡都是固体,它们的密度也相同,但从它们的颜色、透明度、能否燃烧、硬度等性质的差异,也能区分它们。
【密度测量常见考向与解答技巧】
(1)天平调平衡:移动平衡螺母(指针左偏,平衡螺母右移;指针右偏,平衡螺母左移)。
(2)天平使用:把天平放在水平桌面上,游码放在“零”位,调节平衡螺母使天平平衡,左盘放被测物体,右盘放砝码,不得用手夹取砝码。
(3)求被测量物体质量:物体总质量等于砝码总质量加上游码读数。
(4)液体体积测量:视线要与液面相平,1mL=1cm3。
(5)被测物体密度:用密度公式进行计算即可。
(6)被测物质密度误差:烧杯或被测固体均粘有部分液体,由实验步骤可知被测质量偏小时,密度偏小;被测质量偏大时,密度偏大。
(7)靠增减砝码无法使天平平衡时:取下最小砝码,调节往右调节游码。
(8)实验评价:根据测量过程确定测量值偏大还是偏小并分析实验过程中存在问题。
(9)实验出现误差的原因:刻度尺与平面镜不垂直、实验装置安装存在问题。
(10)如果砝码缺了一角,所测物体质量比实际质量偏大 。
(11)调节天平时应先将游码移到称量标尺左端零刻度处,再调节平衡螺母,时指针指在分度标尺中央红线处,或指针在中央红线左右摆动幅度相同即可。
(12)实验有不足之处,出现误差,一般是 测量体积时有水溅出、物体带水测量质量、天平没平衡就测质量等。
1.(2025·青海西宁·中考真题)下列物理量中最符合实际的是( )
A.一个苹果的质量约为2kg B.夏都西宁夏季的平均气温是37℃
C.教室的高度约为3m D.光在真空中的传播速度是340m/s
2.(2025·江苏无锡·中考真题)我国科研团队突破国际上现有的铝合金材料体系,开发出高镁含量铝合金材料,这种材料密度小、韧性好、强度大,并且成本低。这种材料适合制造( )
A.飞机的机身 B.举重用的杠铃 C.起重机的配重 D.压路机的碾子
3.(2025·江苏常州·中考真题)由日本工程师打造的世界首颗木壳人造卫星,在2024年11月搭乘货运飞船升空;下列说法中正确的是( )
A.把木块切割变小,木块质量变小,密度不变
B.把木块切割变小,木块体积变小,密度变大
C.卫星搭乘飞船升空到太空过程中,木壳质量变小
D.卫星搭乘飞船升空到太空过程中,木壳质量变大
4.(2025·山东潍坊·中考真题)学校举行春季中学生运动会,下列有关运动项目的数据,最符合实际的是( )
A.立定跳远的成绩约为 B.跑完的用时约为
C.单手投掷的铅球质量约为 D.完成跳绳的数目约为600个
5.(2025·山东德州·中考真题)小明在科技创新大赛中斩获一枚奖牌。他想知道该奖牌的密度,但发现其无法放入量筒,于是借助天平、烧杯进行了如下操作。下列说法正确的是( )
A.使用前分度盘指针如图甲所示,应向右调游码使天平平衡
B.天平正确调平后,称量结果如图乙所示,测得奖牌的质量为129.2g
C.该实验测得奖牌的密度为6.44g/cm3
D.用此方法测得奖牌的密度会偏大
6.(2025·山西·中考真题)制作航天器部件的材料常需要满足“低密度、高强度”等条件。航天小组的同学们调查了铝合金和碳纤维两种材料,其质量与体积关系如图所示。分析图像可知( )
A.铝合金的密度为
B.碳纤维的密度是铝合金的2倍
C.质量相同时,用铝合金制成的实心部件体积较大
D.体积相同时,用碳纤维制成的实心部件质量较小
7.(2025·贵州·中考真题)由轻量化材料制成的飞机部件,在体积相同时质量更小,是由于这类材料密度较 (选填“大”或“小”)的缘故。
8.(2025·天津·中考真题)“嫦娥六号”在月球背面采集样品1935.3g,合 kg;把这些样品从月球带回地球,其质量 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
9.(2025·四川成都·中考真题)小殷测量红砖的密度,他采集了一块红砖样本,先用天平测出其质量,再用装有适量水的量筒测出其体积。由于红砖吸水,导致他计算出的红砖密度偏 ;要想更准确测出红砖样本的体积,可采取的方法有 。(写出一条即可)
10.(2025·江苏宿迁·中考真题)为测量金属块的密度,将天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端的“0”刻度线处,天平指针如图甲所示,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,天平平衡后,将待测金属块放入左盘中测量,再次平衡后,右盘中砝码、游码位置如图乙所示。将金属块浸没于水中,图丙所示是金属块放入量筒前后的情况,则金属块体积为 ,密度为 。
11.(2025·湖北·中考真题)律管是古人用来给乐器定音的工具。用十二根长度不同的律管吹出十二个高低不同的标准音,十二根律管吹出的声音 (填声音的特性)不同。其中最长的一根叫黄钟律管,如图。据文献记载,它还曾作为汉代统一度量衡的标准,管长九寸(约20cm),在管腔中装满大小适中的黍,体积为一龠(约10mL),质量为十二铢(约7.8g),由此推算汉代一寸约为 cm(保留两位小数),黍的密度约为 g/cm³。
12.(2025·山东烟台·中考真题)小明用天平测量牛奶密度时,把天平放在水平桌面上,游码归零后,指针静止时如图甲所示,此时他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。天平平衡后,他将标有250mL的整盒牛奶放在天平左盘进行称量,天平再次平衡时如图乙所示,则整盒牛奶的质量为 g。若空奶盒的质量为56.4g,则牛奶的密度为 。
13.(2025·海南·中考真题)海南五月荔枝红,小海发现“妃子笑”和“荔枝王”两个品种的荔枝在水中都有下沉的现象。这两个品种荔枝的密度一样大吗?他设计方案测量两个品种的荔枝密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码调到零刻线处,发现指针偏转情况如图甲所示,应向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平横梁水平平衡;
(2)用天平和量筒分别测量同一颗“妃子笑”的质量和体积,如图乙和图丙所示。请在表中完成实验数据的记录;
品种
质量
体积
密度
妃子笑
①
②
③
(3)小海接着测一颗“荔枝王”的密度,但该荔枝体积过大,无法放入量筒。现有电子秤、溢水杯、烧杯和足够多的水(已知水的密度为),如图丁所示。请帮小海设计测量该荔枝密度的简要实验方案,并写出该荔枝密度的表达式(用相应的物理量符号表示) 。
14.(2025·江苏无锡·中考真题)小明和小红利用托盘天平、量筒、量杯(最大测量值500mL,分度值50mL)、水等器材测量茶杯的密度,步骤如下:
(1)将天平放在水平台面上,将游码移至标尺的 ,若此时指针偏向分度盘中央刻度线左侧,应将平衡螺母向 调节,使指针对准分度盘中央的刻度线;
(2)天平调好后,将茶杯放在左盘,在右盘中加减砝码,并调节游码使天平再次水平平衡,砝码和游码的位置如图甲所示,则茶杯质量为 g;
(3)在测量茶杯体积时,发现无法将茶杯放入量筒。
①小明在量杯中加入350mL的水,将茶杯轻轻放入水中,在水面位置处做标记,如图乙所示。取出茶杯,用装有50mL水的量筒往量杯中缓慢加水,直到水面达到标记处,此时量筒内剩余水的体积为17mL,则小明测出的茶杯体积为 cm3。小红发现取出的茶杯沾了水,则小明计算出的茶杯密度值与实际值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
②小红重新在量杯中加入350mL的水,将茶杯沉入水底,用装有45mL水的量筒往量杯中缓慢加水,直至水面与量杯上的400mL刻度线对齐为止(如图丙所示),此时量筒中剩余水的体积如图丁所示。小红测出的茶杯体积为 cm3,密度为 g/cm3。
15.(2024·山东济南·中考真题)济南黑虎泉景区有双虎雕塑,东侧“黑虎”使用黑色花岗石雕凿,西侧“金虎”为铜铸。若铸成这只“金虎”需要的铜,铜的密度是,则该“金虎”所用铜的质量是多少吨?
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