内容正文:
第五章 质量与密度
第一节 质量
问题1:宇宙中的星体、高山、植物等都由物质组成。什么是质量?质量如何描述物体?
质量是物体所含物质的多少,用符号m表示。
它是物体的基本属性,与状态、形状、位置无关。
问题2:图5-1显示宇宙星体大小差异巨大。如果地球质量约为6×10²⁴ kg,而一颗小行星质量仅为10¹² kg,这说明了质量的什么特点?能否用质量单位换算比较它们?
第一节 质量
问题2:图5-1显示宇宙星体大小差异巨大。如果地球质量约为6×10²⁴ kg,而一颗小行星质量仅为10¹² kg,这说明了质量的什么特点?能否用质量单位换算比较它们?
质量是标量,单位可换算(1t=1000kg)。地球质量约6×10²¹ t,小行星质量约10⁹ t,差异显著,体现物质多少的多样性。
常用的比千克小的单位有克(g)、毫克(mg),
比千克大的单位有顿(t)。它们之间的关系是
1 g=10-3 kg
1 mg=10-3 g=10-6 kg
1 t=103 kg
第一节 质量
问题3:冰块熔化成水,橡皮泥捏成小动物,它们的质量和体积分别如何变化?这验证了质量的什么属性?
质量不变,体积可能变(冰熔化成水体积减小)。质量是基本属性,与状态、形状无关。
第一节 质量
问题4:若将橡皮泥从地球带到月球,其质量会变吗?为什么?宇航服在太空中的质量如何?
质量不变,因与位置无关。宇航服在太空质量仍为120kg(保持不变)
问题5:国际千克原器曾作为质量标准,为什么现在改用普朗克常数?这反映了科学发展的什么特点?
原器可能变化,影响精确性;新标准更稳定。体现测量工具的进步和科学严谨性。
课后作业
1. 在国际单位制中,质量的基本单位是 __________。
2. 若航天员的太空服在地面上的质量为 120 kg,则在太空中,太空服的
质量 __________(选填“大于”“等于”或“小于”)120 kg。
3. 夏天,从电冰箱里取出一瓶结冰的未开盖的矿泉水。若瓶中冰的质量
为 450 g,当冰全部熔化成水后,水的质量为 ____ g,理由是 _____________________________________________。
千克
等于
450
质量是物体的属性,不随状态的改变而改变
课后作业
4. 请完成下列单位换算。
(1)50 g = _________ kg; (2)2 t = __________ kg。
5. 请给下列物体质量的数值填上合适的单位。
(1)一瓶矿泉水的质量约为 500__;(2)一辆自行车的质量约为 20__;
(3)一个鸡蛋的质量约为 50__; (4)一位中学生的质量约为 50__;
(5)一头大象的质量约为 5__。
0.05
2000
g
kg
g
kg
t
课后作业
6. 请列举生活中一些质量为几毫克、几克、几十克、几百克、几千克和几吨的物品。
7.“嫦娥一号”(图 5-6)是我国自主研制的第一颗月球探测卫星,其质量为 2 350 kg,在西昌卫星发射中心被“长征三号甲”运载火箭成功送入太空。“嫦娥一号”卫星升入太空后质量是否变小呢?请说出你的理由。
几毫克:一片药片、一根头发、一粒细盐
几克:一枚一元硬币、一张 A4 纸、一颗葡萄
几十克:一个鸡蛋、一部手机、一小袋零食
几百克:一瓶矿泉水、一个苹果、一本厚书
几千克:一台笔记本电脑、一个西瓜、一袋大米
几吨:一辆小汽车、一头大象、一艘小型渔船
不会变小。质量是物体本身的一种属性,它只与物体所含物质的多少有关,与物体的位置、形状、状态等因素无关。
第二节 测量:物体的质量
问题1:标出图5-7中托盘天平的各部分名称(如横梁、游码)。使用天平时,为什么必须先调节平衡?
调节平衡确保指针指分度盘中央,减少误差
问题2:若测量前游码未归零,测得质量偏大还是偏小?为什么?
偏大。游码示数会额外加入测量值。
第二节 测量:物体的质量
问题3:某同学称量时用手直接拿砝码,会导致什么问题?
砝码沾污,质量变化,影响准确性。需用镊子
问题4:比较托盘天平、电子秤和物理天平的优缺点及适用场景
托盘天平学校常用;电子秤操作简便;物理天平常用于科研。
第二节 测量:物体的质量
问题5:若用天平测一枚大头针的质量,如何改进方法?
累积法:测多枚总质量,再求平均。
问题6:超市电子秤显示“净含量”,净含量是什么?为什么重要?
净含量是物品质量,保障消费者权益。
第二节 测量:物体的质量
测量小石块和水的质量
问题1:回顾实验步骤:测小石块质量时,为什么砝码要从大到小添加?
提高效率,避免反复调试
问题2:测水的质量时,先测空烧杯质量m1,再测总质量m2。若倒水后烧杯外壁有水珠,测得水的质量偏大还是偏小?
偏大,因水珠质量被计入。
问题3:设计实验测量一颗黄豆的密度,需哪些步骤?
测质量(天平)、体积(排水法),计算密度。
课后作业
1. 请完成“用托盘天平测量物体的质量”的实验报告,在实验报告中说明如何调平天平、如何称量液体的质量等。
2. 用托盘天平测量一金属块的质量,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 5-11 所示,则金属块的质量为__________g。
36.6
课后作业
3. 请指出以下使用托盘天平时的说法或操作中有无错误,若有错,请说
明错误的原因。
(1)加减砝码时,可用手直接轻拿轻放砝码;
(2)不允许把化学药品直接放在托盘中。
4. 一架托盘天平放在水平桌面上。某同学在调节横梁平衡时,发现指针偏左。其原因可能是( )。
A. 游码不在标尺的零刻度线上 B. 平衡螺母偏右
C. 平衡螺母偏左 D. 右盘内有异物存在
5. 某同学在用调节好的托盘天平称一物体的质量时,在天平的右盘加了几个砝码后,他发现:当放入质量最小的砝码时,指针偏右;若将这个砝码取出,指针偏左。那么要测出物体的质量,该同学应采取的正确操作是____________________________。
(1)有错误。加减砝码必须用镊子夹取。
(2)无错误
C
取下最小的砝码,然后向右移动游码,直至天平横梁平衡
第三节 密度
问题1:两杯体积相同的“水”,一杯纯水一杯盐水,天平偏向哪侧?为什么?
偏向盐水侧,因盐水密度大,同体积质量大。
在物理学中,把由某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
单位:kg/m3 、g/cm3
1 g/cm3=1×103 kg/m3
第三节 密度
问题2:若体积不同,能否用质量与体积之比鉴别?为什么?
能,同种物质密度相同,不同物质密度一般不同。
问题3:都江堰飞沙堰如何利用密度排沙?
水密度小流速快,沙石密度大沉降,实现分离。
第三节 密度
问题4:一卷铜线质量10kg,横截面积4mm²,密度8.9×10³kg/m³,估算长度。
V=m/ρ=10/8900≈0.00112m³,L=V/A=0.00112/(4×10⁻⁶)=280m。
问题5:暖气片为什么安装在房间下部?用密度知识解释。
热空气密度小上升,冷空气下沉,形成对流。
第三节 密度
问题6:金牌质量44.5g,体积5cm³,是否是纯金?计算并说明。
ρ=m/V=8.9g/cm³,小于金密度19.3g/cm³,不是纯金。
第三节 密度
问题7:“密度与质量成正比”对吗?为什么?
错,密度是物质特性,与m、V无关。
问题8:估算人体体积(假设密度≈水)。
V=m/ρ,如质量50kg,体积0.05m³。
课后作业
1. 一个实心铝块的质量为 27 g,体积为 10 cm3,则该铝块的密度为_________g/cm3 =__________kg/m3。将这个铝块削去一半,剩下铝块的
质量为_______g,密度为_______g/cm3。
2. 一个体积是 40 cm3 的铁球,质量是 156 g,请判断这个铁球是否是实心
铁球,并给出证据。(ρ 铁 = 7.9 × 103kg/m3)
2.7
2.7×103
13.5
13.5×103
课后作业
3. 在工业设计等领域,常将 3D 打印用于制造模型。某同学选用某种塑料
来打印自己设计的作品。
(1)若这种塑料的体积为 10 cm3 时,质量为 10.5 g,求这种塑料的密度;
(2)若用该材料打印出来作品的质量是 42 g,估算所消耗塑料的体积。
课后作业
4. 有一块花岗岩碑石,其体积为 3 m3。为了计算其质量,有人找了一小
块同种花岗岩样品,测得该样品的质量为 14 g,体积为 5 cm3。利用这些数据,你能算出该花岗岩碑石的质量吗?
5. 小明同学学习密度公式 ρ = m/V 后认为,从该公式看,可以推出“某种物
质的密度与其质量成正比,与其体积成反比”的结论。你认为这种推论对吗?为什么?
6. 若近似认为人体的密度等于水的密度,请根据你的质量估算一下自己
身体的体积。
该花岗岩碑石的质量为8.4×103 kg
不对.密度是物质的一种固有属性,它只与物质的种类、状态和温度有关,与物质的质量和体积无关。
若质量为 60 kg,则体积约为 0.06 m3
第四节 测量:固体和液体的密度
问题1:量筒读数时,视线应与液面哪里齐平?图5-16中读数是多少?
凹液面最低处或凸液面最高处。
图5-16读数约59mL。
第四节 测量:固体和液体的密度
问题2:测小石块体积,为什么用排水法?若先测体积后测质量,密度偏大还是偏小?
排水法测不规则体积。
先测体积后质量,石块沾水质量偏大,密度偏大。
问题3:果农说挑柚子要选“重”的,为什么?用密度知识解释。
同体积下,质量大则密度大,可能水分多、成熟度高。
第四节 测量:固体和液体的密度
问题4:若柚子体积相同,质量大的密度大,但形状不规则,如何测体积?
排水法或溢水法。
问题5:比较柚子与橙子的密度,设计鉴别方法。
测质量、体积,计算密度。
第四节 测量:固体和液体的密度
测量小石块和盐水密度
1.一杯盐水因溶入不同质量的盐而密度不同。自己用盐和水配制一杯盐水,利用天平和量筒测量你所配制的盐水的密度。将测量数据及计算结果记录在下表中。
2.用天平、量筒测量小石块的密度。请你自己设计实验方案,画好记录实验数据的表格。然后做实验,测出不吸水的小石块的密度。
杯和盐水的质量m1/g 杯和剩余盐水的质量m2/g 量筒中盐水的质量m=(m1-m2)/g 量筒中盐水的体积V/cm3 盐水的密度ρ/(g·cm-3)
课后作业
2. 为了探究物质的某种特性,某同学在实验中测得 4 组数据,见表 5-5。
(1)表中的空格应填_______,比较第 1、2 次的实验数据,可得结论:同种物质的质量与它的体积的比值_________;
(2)比较第 2、3 次数据,可得结论:质量相同的不同物质,通常体积__________;
(3)比较第 1、4 次数据,可得结论:体积相同的不同物质,通常质量__________。
0.5
不变
不同
不同
课后作业
3. 图 5-18 为甲、乙两种物质的质量与体积关系图像,则这两种物质的密度之比 ρ 甲∶ ρ 乙 = ______。
9:4
课后作业
4. 用天平和量筒测一石块的密度。在调节天平平衡时发现指针偏向分度盘的左侧,此时应将平衡螺母向 _____ 端调节使天平平衡;然后用调节好的天平测石块的质量,天平平衡时右盘中砝码的情况、游码在标尺上的位置如图 5-19(a)所示,石块的质量为 ____ g;最后用量筒测出石块的体积如图 5-19(b)所示,则石块的密度为____kg/m3。若不小心将砝码和石块放反,则石块的实际密度为 _______ kg/m3。
右
42.2
4.22×103
3.78×103
课后作业
5. 小明测量某种液体密度的主要实验步骤如下:
(1)用已调节好的天平测量出空烧杯的质量为 m1;
(2)将适量的待测液体倒入空烧杯中,测出烧杯和液体的总质量为m2;
(3)将烧杯中的液体全部倒入量筒中,测出液体的体积为V。
请根据小明的实验步骤写出计算该种液体密度的表达式 ___________。请
分析小明的实验步骤产生误差的主要原因,并提出优化措施。
6. 蜡块会漂浮在水面上,用天平和量筒能不能测量它的密度呢?请写出
实验设计和实验步骤。
可以测量。利用 “针压法” 或 “沉坠法” 使蜡块完全浸没,从而测量其体积,再结合天平测得的质量计算密度
本章练习
1. 一个钢瓶里装有压缩气体,当从钢瓶中放出部分气体后,瓶中剩余气
体( )。
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
2. 若空气的密度为 1.29 kg/m3,请估算你所在的教室内空气的质量大约
为多少?
3. 某地有一水库,已知它的最大容积是 7.5×106 m3,那么,这个水库最多
可以储存多少吨水?
A
教室内空气的质量大约为 200–250 kg
水库最多可以储存 7.5×106 吨水
本章练习
4. 建筑工地需要 40 m3 的沙子,为了估测沙子的密度,用一个质量为1 kg 的空桶装满水,测得桶和水的总质量为 13 kg。倒去水后,再用这个桶装满沙子(沙面沿桶口抹平),测得桶和沙子的总质量为 19 kg。求:
(1)桶的容积和沙子的密度;
(2)若用一辆载重 4 t 的卡车将沙子运送到工地,至少要运多少车?
(1)桶的容积为 0.012 m3,沙子的密度为 1.5×103 kg/m3;(2)至少要运 15 车。
本章练习
5. 某同学买了一只茶壶,如图 5-21 所示。她听说该茶壶是用特有的泥土材料烧制而成的,很想知道这种材料烧制后的密度。于是,她用天平测出整个茶壶的质量为 159 g,其中壶盖的质量为 44.4 g,她把壶盖浸没在装满水的溢水杯中,并测得溢出水的质量是 14.8 g,则:
(1)这种材料烧制后的密度是多少?
(2)该茶壶所用材料的体积为多大?
(1)这种材料烧制后的密度是 3.0 g/cm3(或 3.0×103 kg/m3)(2)该茶壶所用材料的体积为 53 cm3
本章练习
6.* 空心砖在建筑施工中广泛使用。如图 5-22 所示,质量为 3.6 kg 的某型号空心砖,空心部分占空心砖长方体外形总体积的 40%。求:
(1)该砖材料的密度;
(2)一块空心砖将比同规格实心砖节约多少材料?
(1)该砖材料的密度为 2×103 kg/m3;
(2)一块空心砖将比同规格实心砖节约 2.4 kg 的材料
本章练习
7.* 分别用铜、铁、铝制成体积相同、质量相等的空心球,比较它们空
心部分的体积,哪个最大?为什么?
A. 铜球 B. 铁球 C. 铝球 D. 三个球相同
8. 小朗同学打乒乓球时,不小心将球踩瘪了,但没有破裂。对于球内的
气体而言,哪些物理量发生了变化?是变大还是变小了?
A
已知三种金属的密度关系为 ρ铜>ρ铁>ρ铝。三个空心球的质量 m 和总体积 V总 都相等.因为铜的密度最大,所以铜球的实心部分体积最小,其空心部分的体积就最大
质量:不变。因为气体没有泄漏,所含物质的多少没有改变。
体积:变小。因为球的容积减小,气体被压缩,所占空间变小。
密度:变大.质量 m 不变,体积 V 变小,所以密度 ρ 变大
本章练习
9. 某同学利用天平和量筒对一个小吊坠的材质进行鉴定。(1)他将解去挂绳的小吊坠放在左盘,往右盘加减砝码,当最后放入 5 g的砝码时,发现指针指在分度盘中线的右侧,则他下一步的操作是_________________;
(2)天平再次平衡后,右盘中砝码的情况
和游码在标尺上的位置如图5-23(a)所示,
则该小吊坠的质量为 ________ g;
(3)先向量筒中加入 30 mL 的水,将重新
系好挂绳的小吊坠轻放入量筒中,水面如
图 5-23(b)所示,则小吊坠的体积为 _________ cm3;
(4)该同学分析发现小吊坠密度的测量值跟真实值相比 ________(选填“偏大”“偏小”或“一样大”),因为 _________________________________。
取下 5g 砝码,向右
移动游码,直至天平平衡
21.2
10
偏小
因为测量体积时,吊坠上系有挂绳,挂绳
也会排开一部分水,导致测得的体积偏大
$