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质量和密度
主备人:罗卫平 审稿人:张俊、王进
一、教学目的
1、知识与技能目标:
(1)知道宇宙是由物质组成的,物质是由分子和原子组成的。原子的结构。 (2)了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景。 (3)知道质量的初步概念及其单位。掌握天平的使用方法。
(4)理解密度的物理意义,能用密度公式进行简单计算,记住水的密度。
(5)尝试用密度知识解决简单的问题。能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
(6)学会量筒的使用方法。一是用量筒测量液体体积的方法;二是用量筒测量不规则形状物体体积的方法。
2、过程与方法目标:
(1)会调节天平,会使用天平测质量。 (2)会用量筒、天平测固体和液体的密度。
3、情感、态度与价值观目标:培养学生对物理美的欣赏能力。 二、复习的重点和难点
重点:质量、天平的使用、密度的测定及应用。 难点:密度的概念。 三、知识梳理 1、质量:
(1)、定义:物体所含物质的多少叫质量。
物体和物质是不同的概念。一切物体由物质构成;物体有质量,物质有密度。 (2)、单位:国际单位制:主单位kg ,常用单位:t g mg 对质量的感性认识:一枚大头针约80mg 一个苹果约 150g
一头大象约 6t 一只鸡约2kg
(3)、质量的理解:固体的质量不随物体的形态、状态、位置、温度 而改变,所以质量是物
体本身的一种属性。
(4)、测量:在测量物体质量时小质量的物体要用测多知少法。
⑴ 日常生活中常用的测量工具:案秤、台秤、杆秤,实验室常用的测量工具托盘天平,也可用弹簧测力计测出物重,再通过公式m=G/g计算出物体质量。 ⑵ 托盘天平的使用方法:
①“看”:观察天平的称量以及游码在标尺上的分度值。
②“放”:把天平放在水平台上,把游码放在标尺左端的零刻度线处。
③“调”:调节天平横梁右端的平衡螺母使指针指在分度盘的中线处,这时横梁平衡。
④“称”:把被测物体放在左盘里,用镊子向右盘里加减砝码,并调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡。
⑤“记”:被测物体的质量=盘中砝码总质量+游码在标尺上所对的刻度值 ⑥注意事项:A 不能超过天平的称量 B 保持天平干燥、清洁。
⑶ 方法:A、直接测量:固体的质量B、特殊测量:液体的质量、微小质量。 2、体积
(1)、单位:m3, dm3, cm3
(2)测体积——量筒(量杯):测量液体体积(间接地可测固体体积)。 ⑵使用方法: “看”:单位:毫升(ml)=厘米3 ( cm3 ) 量程、分度值。
“放”:放在水平台上。 “读”:量筒里地水面是凹形的,读数时,视线要和凹面
的底部相平。
⑶体积的测量方法:A:对于有规则的几何形状外形的固体,可按照其几何模型的体积公式测出有关量求出其体积。B:对于没有一定几何形状的物体,可设法把物体完全浸入某种液体中,得出其体积变化,则该体积变化就是该物体的体积。(排水法求体积,指不溶于液体或不发生化学反应,注意处理气泡、物体孔隙、化学反应、溶解等现象的问题)ρ物≥ρ液 可完全浸入;ρ物<ρ液 漂浮.(悬锤法、针压法); C:测质量算体积。 3、密度:
(1)、定义:单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度。 (2)、公式: 变形
ρ= m V = m m = ρV V ρ 3
(3)、单位:国际单位制:主单位kg/m,常用单位g/cm3。
这两个单位比较:g/cm3单位大。
3333-33
单位换算关系:1g/cm=10kg/m 1kg/m=10g/cm
水的密度为1.0×103kg/m3,读作1.0×103千克每立方米,它表示物理意义是:1立方米的水的质量为1.0×103千克。 (4)、理解密度公式
ρ= m
V m1V1
m ⑴同种材料,同种物质,ρ不变,m与 V成正比;即2V2
物体的密度ρ与物体的质量、体积、形状无关,但与质量和体积的比值有关;密度随温度、
压强、状态等改变而改变,不同物质密度一般不同,所以密度是物质的一种特性。
V12
V21
⑵质量相同的不同物质,密度ρ与体积成反比。即
m
ρ甲
ρ乙
⑶体积相同的不同物质密度ρ与质量成正比。
m11
m22
(5)、图象:左图所示:ρ甲>ρ乙
(6)、密度表揭示了大部分常用物质的密度。 V
① 气体的密度比固体和液体的密度小1000倍左右。
② 不同物质的密度一般不同,这说明密度是每种物质自身的特征。不随物体的大小、轻重等因素变化。
③ 同种物质的状态发生变化的时候,它的密度也将发生变化。例如:水凝固成冰。 ④ 不同物质的密度也有相同的情况。例如:冰和蜡;煤油和酒精。但是这并不影响鉴别物质,因为密度虽然是物质的特性,但不是唯一的特性。
⑤ 对密度,并不能认为固体的密度一定比液体的密度大。例如:液体水银的密度就大于固体铜、铁、铝等密度。
2、关于质量和密度两个概念的区别
质量是物体的属性,而密度是物质的特性。如一瓶汽油用去一半,剩下一半的质量只是原来的二分之一,但密度却不变。一个物体的质量不随环境温度变化,但密度却随温度变化,如一瓶水,温度从O℃升到4℃,体积变小,质量不变,密度要变大,由4℃升到100℃,体积变大,质量不变,密度变小,故4℃的水密度最大。
一个物体的状态发生变化时,质量不变,因为体积要发生变化,所以密度要发生变化,如一块冰化成水后,密度由O.9×1护kg/m3变成1.O×103kg/m3,但质量不发生变化,所以体积要变小。
3、密度的计算和应用
利用密度知识解答计算题一定要认真审题,弄清题中哪些量是已知的,所求的物理量与已知的物理量之间的关系,当题目中出现多个未知量时,最好列方程组求解,并注意单位的统一。 1、密度有四个方面的应用:
(1)根据密度鉴别物质。 (2)根据密度要求选择材料。
(3)计算不便直接测量的物体的质量。(4)计算不便直接测量的物体的体积。 2、物质的密度可以用实验测定。
原理:ρ=m/V
用天平称出物体的质量,对于形状不规则的物体,可利用量筒和水测出它的体积,对于液体,可用量筒直接测它的体积,利用密度公式即可算出组成该物体的物质密度。
说明:在测不规则固体体积时,采用排液法测量,这里采用了一种科学方法等效代替法。 (1)测固体的密度
㈠、测密度大于水的固体的密度。
其实验步骤是:①调节天平,用天平测出被测物体的质量m。②先在量筒中倒入体积为v1
的水,再将用细线拴牢的固体浸没水中,读出这时的总体积v2,那么固体的体积vv2v1(该
方法称之为排液法)。③用公式
m
v计算出物质密度。④若要知道该物质是由什么材料构
成的,可查密度表与标准值对照即可。
㈡、测密度小于水的固体的密度(如木块,蜡块等)。
实验步骤如下:①调节天平测物体的质量。②用沉锤法测出它的体积。具体做法是:在量筒内盛有一定量的水,放入铁块如图1A所示,记下水面达到的刻度线v1,再将物体和铁块一起沉入水中,记下此时水面达到的刻度位置v2,如图1B所示,则vv2v1,③用公式
m
v
计算出被测物质的密度。 (2)测液体的密度 ㈠ 原理:ρ=m/V ㈡实验步骤如下:①用天平测液体和烧杯的总质量m1 ;②把烧杯中的液体倒入量筒中一部分,读出量筒内液体的体积V;③称出烧杯和杯中剩余液体的质量m2 ;④锝出液体的密度ρ=(m1-m2)/ V 3、密度的应用: ⑴鉴别物质:密度是物质的特性之一,不同物质密度一般不同,可用密度鉴别物质。(ρ=m/v) ⑵求质量:由于条件限制,有些物体体积容易测量但不便测量质量用公式 m=ρV算出它的质量。
⑶求体积:由于条件限制,有些物体质量容易测量但不便测量体积用公式V=m/ρ算出它的体积。
⑷判断空心、实心问题(三种比较法)。
⑸测量物体中所含各种物质的成分(列方程求解)。 ⑹要学会查密度表及其意义,并要记住常见物质的密度。
⑺根据需要,可对不同密度的材料进行选择,同时也可以人为地制造出所需的密度。 课内练习见讲义。
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