内容正文:
第7讲 质量与密度
目录
知识梳理
核心素养实验
湖北真题精选
课标要求
1. 2.2 知道质量的含义。会测量固体和液体的质量。
1. 2.3 通过实验,理解密度。会测量固体和液体的密度。能解释生活中与密度有关的一些物理现象。
1. 2.4 了解关于物质属性的研究对生产生活和科技进步的影响。
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知识梳理
NO.1
质量及其测量
1. 质量
(1)定义:物体所含物质的多少叫作质量,用字母 m 表示。质量是物体的一种属性,与物体的形状、状态、温度和所处的位置无关。
(2)单位及其换算
在国际单位制中,质量的基本单位是 千克 ,
符号是 kg ;常用单位还有吨(t)、克(g)、毫克(mg)。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。
m
千克
kg
10-3
10-3
10-6
103
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2. 托盘天平的使用
一看:观察天平的 测量范围 和 分度值 。
二放:把天平放在 水平 台面上。
三移:将游码移动到标尺左端的 零刻度线 处。
四调:调节横梁两端的 平衡螺母 ,使指针指在分度盘的 中线处 ,这时横梁水平平衡(调节原则是“左偏右调,右偏左调”)。
测量范围
分度值
水平
零刻度线
平衡螺母
中线
处
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五称:左盘放 被测物体 ,右盘放 砝码 ,并移动 游码 ,直到横梁恢复水平平衡(放置原则是“左物右码,先大后小”)。
六读:被测物体的质量=右盘中砝码的总质量+游码在标尺上所对的刻度值。如图所示,金属块的质量为 72 g。
被测物体
砝码
游码
72
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密度
1. 定义:某种物质组成的物体的 质量 与它的体积之比叫作这种物质的密度,用ρ表示。(比值定义法)
2. 公式:ρ= 。
3. 单位换算:1 g/cm3= 1×103 kg/m3。
4. 物理意义:密度是物质的一种属性,在数值上等于物体 单位体积 的质量。如纯水的密度为1.0×103 kg/m3,表示体积为1 m3的纯水的质量为1.0×103 kg。
质量
1×103
单位体积
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5. 密度与温度:一般来说,同种物质温度越高,密度越 小 ,但水比较特殊,在4 ℃时密度最大。水结冰后, 质量 不变,体积 变大 , 密度 变小。
小
质量
变
大
密度
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体积的测量
1. 量筒的认识
单位:量筒上的标度单位一般为mL(毫升)。
1 mL=1 cm3= 10-6 m3,1 L=1 dm3=10-3 m3,1 L=1 000 mL。
2. 量筒的使用
一看:看单位、 量程 和分度值。
二放:放在 水平 台上。
三读:视线要与液体凸液面的最高处或凹液面的 最低处 相平。
四记:记录数据和单位,并注意单位换算。
10-6
量程
水平
最低处
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【知识链接】 量筒的使用方法
上图中液体的体积为 45 mL。小
45
偏大
偏小
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物质的物理属性
密度、导电性、导热性、磁性、硬度、延展性、熔点等。
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核心素养实验
NO.2
测量固体的密度
【设计与进行实验】
1. 实验原理: ρ= 。
2. 实验步骤(ρ物>ρ水,且不溶于水):
ρ=
(1)用天平测出物体的质量m;
(2)向量筒中倒入适量水,读出示数V1;
(3)用细绳拴住物体, 将物体缓慢浸没在量筒的水中 ,读出量筒的示数为V2。
将物体缓慢浸没在量筒的水中
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【分析数据和现象,总结结论】
3. 设计表格记录数据:
物体质量/g m
水的体积/cm3 V1
物体和水的总体积/cm3 V2
物体的体积/cm3 V2-V1
物体的密度/(g•cm-3)
4. 物体密度计算或表达式的推导:ρ=。
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【知识链接】 等体积法测固体密度
如图所示,取出物体后向杯中加水至标记处,V物=V加水==,则物体的密度ρ= 。
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【例1】 小聪同学在江边捡到一块漂亮的鹅卵石,他用天平和量筒测量它的密度。
(1)如图甲所示,小聪在调节天平横梁平衡过程中的错误操作是 游码没有移到标尺左端的零刻度线处 。
(2)小聪纠正错误后,正确测量出了鹅卵石的质量,如图乙所示,则鹅卵石的质量为 27 g。
游码没
有移到标尺左端的零刻度线处
27
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(3)小聪将鹅卵石放入盛有50 mL水的量筒中,静止时液面如图丙所示,则鹅卵石的密度为 2.7×103 kg/m3。
(4)小聪根据所测数据,在图丁上描出了一个对应的点A,接着他又换用另一石块重复上述实验,将所测数据在图上又描出了另一个对应的点B。若ρA、ρB分别代表鹅卵石和另一石块的密度,则ρA > (填“>”“<”或“=”)ρB。
2.7×103
>
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【能力提升】
(5)实验中若先测鹅卵石的体积,再测鹅卵石的质量,则所测鹅卵石密度 偏大 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
偏大
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(6)小聪不用量筒,添加了一个烧杯,也测出了鹅卵石的密度,实验步骤如下:
①用天平测出鹅卵石的质量m1;
②在烧杯中装适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量m2;
③将鹅卵石浸没在水中,在烧杯的水面处做一个标记;
④取出鹅卵石, 在烧杯中加水,直至水面到达标记处 ,用天平测出此时烧杯和水的总质量m3,鹅卵石密度的表达式为ρ石= ρ水 (水的密度为ρ水)。
在烧杯中加水,直至水面到达标记处
ρ水
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测量液体的密度
【设计与进行实验】
1. 实验原理: ρ= 。
2. 实验步骤的设计、补充及排序:
(1)用天平测出液体和烧杯的总质量m1。
(2) 将烧杯中部分液体倒入量筒中 ,读出量筒的示数V。
(3)用天平测出烧杯和剩余液体的总质量m2,量筒中液体的质量为m1-m2。
ρ=
将烧杯中部分液体倒入量筒中
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【分析数据和现象,总结结论】
3. 设计表格记录数据
烧杯和液体的总质量/g 烧杯和剩余液体的总质量/g 量筒中液体的质量/g 量筒中液体的体积/cm3 液体的密度/
(g•cm-3)
m1 m2 m1-m2 V ρ
4. 密度的计算或表达式的推导:ρ=。
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【知识链接】 密度测量实验误差分析
1. 误差产生的原因:质量、体积测量不准确。可根据ρ=判断密度偏大还是偏小。
2. 固体密度误差分析
(1)质量引起:先测体积后测质量,如固体上沾有水,使m偏大,导致ρ偏大。
(2)体积引起:如利用排水法测体积时,未放入待测物体时,溢水杯的水面未达到最高位置,使V偏小,导致ρ偏大。
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3. 液体密度误差分析
(1)体积引起:先测质量,后测体积,如烧杯上沾有液体,使V偏小,导致ρ偏大。
(2)质量引起:先测体积,后测质量,如量筒上沾有液体,使m偏小,导致ρ偏小。
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【知识链接】 等体积法测液体密度
如图所示,用天平测出与待测液体体积相等的水的质量,m=m3-m1,V液=V水=,则液体密度ρ液= ρ水。
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【例2】 (2025•绥化)学习了密度的知识后,某同学设计以下实验测量盐水的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻度线处,指针指在如图甲所示位置,此时他应将平衡螺母向 右 (填“左”或“右”)调节,直至横梁水平平衡;再将装有盐水的烧杯放在天平左盘,当右盘放入80 g砝码时,天平刚好平衡。
右
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(2)如图乙所示,将烧杯中的一部分盐水倒入量筒,量筒中盐水的体积为 40 cm3。
(3)如图丙所示,用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量为 38 g,则所测盐水的密度是 1.05×103 kg/m3。
40
38
1.05×103
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NO.3
质量、密度的理解
【例1】 【全国视野】(2025•东莞市校级模拟)广东端砚,始创于唐代,是中国四大名砚之一。如图所示是端州程氏端砚世家传承人利用端溪石雕刻砚台的场景,雕刻过程中不发生变化的是( C )
A. 端溪石的形状 B. 端溪石的质量
C. 端溪石的密度 D. 端溪石的体积
C
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【变式训练】 (2023•恩施)我国古代曾发明过用作军事信号的孔明灯,如图所示,它由竹篾、纸、木碟等材料制成。点燃碟内的松脂,孔明灯可以升空,主要原因是( B )
B
A. 加热使灯笼体积变小
B. 加热使灯笼总重减轻
C. 火焰对灯笼产生推力
D. 松脂燃烧时受地磁力
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质量、密度的相关计算
【例2】 (2025•湖北节选)律管是古人用来给乐器定音的工具,其中最长的一根为如图所示的黄钟律管。据文献记载,它还曾作为汉代统一度量衡的标准。黄钟律管长九寸(约20 cm),在管腔中装满大小适中的黍,体积为一龠(约10 mL),质量为十二铢(约7.8 g),由此推算汉代一寸约为 2.22 cm,黍的密度约为 0.78 g/cm3。
(保留两位小数)
2.22
0.78
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【变式训练】 (2022•湖北)2020年12月17日,在月球上收集了一满罐月球土壤(简称“月壤”)的嫦娥五号返回地球。科研人员称出月壤的质量为1 731 g,与预计的2 000 g存在差距,主要原因是收集罐的容积是按照月壤密度为1.6×103 kg/m3而设计的。以下说法正确的是( C )
A. 月壤从月球带回地球后质量变小了
B. 若将月壤分成等质量的两份,则每份的密度都变小
C. 收集罐的容积为1.25×10-3 m3
D. 月壤的实际密度大于1.6×103 kg/m3
C
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