一、质量
1.质量:物体是由物质组成的,物体所含物质的多少叫做质量,用“m”表示。
2.单位:国际单位制中质量单位是千克(kg),常用单位还有吨(t)、克(g)、毫克(mg)。
☆换算关系:
。
☆质量是物体本身的固有属性,不随它的形状、状态、温度以及所处的位置的改变而改变。如:1kg的水,结成冰后,质量仍然是1kg,把它放到任何位置,质量还是1kg;载人航天,搭载的实验种子,在地面的质量是多少,在太空仍然是多少。
☆平时我们要多积累有关质量的概念。如一只鸡蛋约50g,物理课本约200g,一个苹果约150g,一只鸡约1-3kg,一个成年人约60kg。
☆质量与体积的关系:同种物质,体积越大,其质量也就越大。 2.质量的测量
(1)测量工具:实验室中,测量质量的常用工具是天平;在生活中,质量的测量还有杆秤、案秤、磅秤、电子秤等等。
☆天平构造:图(1)是常见天平结构图。天平由底座、托盘架、托盘、标尺、平衡螺母、指针、分度盘、游码、横梁和砝码(砝码未画出)组成。由支点(轴)在梁的中心支撑着天平横梁而形成两个臂,每个臂上挂着或托着一个托盘,其中右边托盘里放砝码,左边托盘放待称
图(1)常见天平结构图
量的物体,游码则在刻度尺上滑动。固定在梁上的指针在不摆动且指向正中刻度时或左右摆动幅度较小且相等时,砝码重量与游码位置示数之和就指示出待称重物体的重量。
(2)用天平测量物体质量
1)测量步骤:简单说就是四个字:“放、调、测、读”。 放:测量时,应将天平放在水平桌面上;
调:先将游码拨回标尺左端的零刻线处(归零),再调节平衡螺母(走向高端),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;
测:将物体放在左盘,砝码放在右盘(左物右砝),用镊子加减砝码并调节游码,使天平重新平衡;
读: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(图(2)中,右边托盘砝码是20g和5g,游码左侧和“1.6”
图(2)天平读数
刻度线重合,所以读数是1.60g,所以,被测物体质量为:20g+5g+1.60g=26.60g)。
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用镊子加减砝码时要轻拿轻放;③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。
☆说明:平时我们去超市、在市场买菜等,买了5斤(1斤=500g),说的就是质量。
二、密度
1.密度:某种物体的质量与它的体积之比叫做物体的密度。
☆密度是物体的特征之一。油比水轻,说的是油的密度小于水的密度,所以油漂浮在水上。还有,水的密度大于酒精密度,水的密度大于冰的密度,金属密度大于水的密度,木头的密度小于水的密度等等。
☆一瓶纯净水喝掉一半后,剩下的半瓶水与原来的一瓶水比较质量减小,但密度不变;
2.公式:
。
☆不同物质,在体积一定时,质量跟密度成正比;不同物质,在质量一定时,体积跟密度成反比。
3.单位:国际单位制中,密度单位是kg/m3,还有一个常用单位g/cm3,1g/cm3=103kg/m3。
☆平时我们所见的瓶装液体体积经常用升(l)表示 ,1 l =1dm3。1m3=103 l。水的密度也就是1t)。
☆考试中切记:固体、液体密度的单位“kg/m3”前面都应有“103”。 ☆不同物质的物体,质量相等时,体积跟密度成反比(如图(3)所示,ρ甲>ρ乙,当甲乙都是2g时,V甲=cm3,V乙=4cm3)。如质量相等的铜块和铁块,铜块体积小于铁块体积。
☆不同物质的物体,体积相等时,质量跟密度成正比(如图(3)所示,ρ甲>ρ乙,当甲乙两物质体积都是2cm时,m甲=4g,m乙=1g)。如同一个瓶,
3
(其物理意义为:体积为1m3的水,质量为1.0×103kg,
图(3)质量与体积关系图
装满水和装满油相比较,装满水的质量大。注意:气体有充满空间的特点,比如氧气瓶内氧气用掉一半,质量减小一半,体积不变,则密度减小一半。
4.密度的应用 (1)求物体的体积:
。对于不
规则物体(固体)、液体等,在知道其密度情况下,可以通过测量其质量,然后计算出其体积。例如:图(4)是一块不规则石块,已经其密度为3×103kg/m3,用磅秤
秤其质量为150kg,则其体积为:
图(4)不规则石块
。
(2)求物体质量:在知道物体体积和密度时,可以根据:
求出物体
质量。如:为减小大气污染,液化天然气汽车逐步走进我们的生活,如公交车、双燃料私家车等。如果液化天然气密度为0.42g/cm3,私家车储气罐容积为60升,那么一罐气的质量为:
。
(3)鉴别不同物体:密度相同不一定是同一种物质,但是密度不同一定不是同种物质。所以,利用物质密度可以鉴别不同物体。例如外观、规格完全相同
的水与盐水,可以通过测量密度来区分;普通石头与铁矿石的密度差距较大,由此可以区分普通石头和铁矿石等。 ☆例如:水和苯是两种不相溶的液体,密度是水大于苯。根据密度不同又互不相溶的特点,可以取一试管,倒入等量两种液体,此时分为等量两层,下层是水,上层是苯;再加入任何一种液体,若上层增多,则加入的是苯;若下层增多,则加入的是水。 下表给出了常见物质的密度,同学们可以作为参考。 表(1) 常见物质密度表 名 称 水 酒精 玻璃 铁 铜 银 铝 石英 密度(g/cm或10kg/m) 1.00 0.79 2.60 7.86 8.90 10.50 2.70 2.60 333名 称 冰 汽油 软木 铸钢 铅 水银(汞) 金 石墨 密度(g/cm或10kg/m) 0.92 0.75 0.25 7.80 11.40 13.60 19.30 2.20 333三、密度测量
1.测量工具:量筒(量杯)、天平 ☆量筒的使用(如图(5)):(1)首先分清量筒的量程、单位和分度值(图(5)a中,量程100,单位ml,分度值1ml);(2)量筒使用时应放在水平桌面上;(3)当液面是凹面时,视线应与凹液面的底部保持水平;当液面是凸面时,视线应与凸液面的顶部保持水平(图(5)b中,读数为60.0ml)。
2.液体密度的测量(如图(6))
a.视线方向
b.读数
(1)将适量的液体倒入烧杯中,用天平称出烧杯与液体的总质量m1(图(6)中读数28.60g);
(2)将烧杯中的液体倒入量筒中,读出量筒中液体的体积V(图中读数20.00ml);
(3)用天平称出烧杯的质量m2(假设烧杯质量为15g);
(4)计算液体的密度:(
3.固体密度的测量(如图(7)) (1)用天平称出固体的质量m(图(7)c中是27.0g) ;
(2)在量筒中倒入适量的水,读出水的体积V1(图(7)a中是30.0ml);
(3)用细线拴住固体,轻放浸没在水中,读出固体与水的总体积V2(图(7)b中是40.0ml);
(4)计算固体的密度:四、密度与生活 1.密度与温度的关系
热胀冷缩:在质量不变前提下,物质温度升高,体积膨胀,密度减小(个别物质除外,如水4℃时密度最大)。
☆生活中热胀冷缩现象:水银温度计、夏天自行车打气不能打太足、买来的罐头很难打开(因为工厂生产时放进去的是热的,气体膨胀)、高压电线夏天下垂多而冬天绷的较紧、把煮熟的鸡蛋放在冷水中浸一浸,蛋皮很容易剥开(这是因为蛋壳和蛋白的收缩程度不一样的结果)、把拧不下的金属瓶盖放在热水里浸一会,瓶盖就很容易拧开了、公路上隔一段距离要用锯开(就是给热胀冷缩提供
(
)。
图(7)固体密度测量
。
。
图(6)液体密度测量
空间)、泡好的热茶放在普通玻璃桌面上,玻璃炸开、踩扁的乒乓拿热水烫烫就鼓起来了等等。
☆热气球原理:空气受热,温度升高,体积膨胀,密度减小而上升。 五、知识结构
质量与密度{质量的概念:属性质量单位质量的测量天平:构造与使用方法密度的概念公式密度单位:换算密度的应用密度的测量密度与生活的关系{{
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