解讀“物質(zhì)的密度”

王梅軍

在我們的生活和生產(chǎn)中，很多應(yīng)用都與物質(zhì)的密度有關(guān)，比如選擇制造飛機(jī)的材料、鑒別物質(zhì)等，那么人們是如何根據(jù)密度知識(shí)來(lái)進(jìn)行選擇材料、鑒別物質(zhì)的？又是如何應(yīng)用密度知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的？讓我們一起走進(jìn)密度的奇妙世界吧！

一、密度的概念

同種物質(zhì)其質(zhì)量和體積的比值是一定的，它的大小（即密度的大?。┡c質(zhì)量和體積無(wú)關(guān)，是由物質(zhì)本身的特性決定的，即單位體積某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度.

注意：① 密度是物質(zhì)的特性之一，它表示“在體積相同的情況下，不同物質(zhì)具有的質(zhì)量一般不同，或在質(zhì)量相等的情況下，不同物質(zhì)的體積一般不同”；② “特性”和“屬性”不能混為一談.質(zhì)量是物體的一種屬性，表示質(zhì)量是物體固有的、不隨外部條件變化而變化的一種性質(zhì)，它具有不變的唯一性；密度是物質(zhì)的一種特性，是指外部條件不變時(shí)所具有的一種性質(zhì)，當(dāng)外部條件變化時(shí)，密度這種特性也隨之改變.

例1 （2007年山東濟(jì)寧市中考題）圖1所示是在探究甲、乙兩種物質(zhì)質(zhì)量跟體積的關(guān)系時(shí)作出的圖象.以下分析正確的是（）.

A． 不同物質(zhì)的質(zhì)量跟體積的比值是不同的

B． 甲物質(zhì)的質(zhì)量跟體積的比值比乙物質(zhì)小

C． 若V甲=V乙，則m甲

D． 若m甲=m乙，則V甲>V乙

分析與解答： 對(duì)于同一種物質(zhì)而言，它的密度一定，質(zhì)量和體積的比值也是一定的；而對(duì)于不同的物質(zhì)，種類不同，密度不同，質(zhì)量和體積的比值也就不同.從圖中可以看出，若V甲=V乙，比如都取為20 cm3，甲、乙的質(zhì)量分別為20 g和10 g，即m甲>m乙；若m甲=m乙，比如都取為20 g，甲、乙的體積分別為20 cm3和40 cm3，即V甲

答案：A

二、密度的計(jì)算

密度的公式是ρ= ，用密度的公式可計(jì)算出物質(zhì)的密度，與密度表比較可鑒別物質(zhì)；其變形公式是m=ρV和V= ，可用來(lái)分別測(cè)算物體的質(zhì)量和體積.

注意：關(guān)于密度的計(jì)算公式ρ= 的理解，不要只從數(shù)學(xué)公式的形式上考慮，而要從物理量的概念出發(fā)，去認(rèn)識(shí)它和理解它，顯然不能說(shuō)“密度與質(zhì)量成正比，與體積成反比”，因?yàn)槊芏仁怯晌镔|(zhì)本身的特性決定的.

例2 （2007年江西中考題）黃金周期間，征征和媽媽到無(wú)錫旅游，買了一只宜興茶壺，如圖2所示.她聽(tīng)說(shuō)宜興茶壺是用宜興特有的泥土材料制成的，很想知道這種材料的密度，于是她用天平測(cè)出壺蓋的質(zhì)量為44.4 g，再把壺蓋放入裝滿水的溢水杯中，并測(cè)得溢出水的質(zhì)量是14.8 g.

（1） 請(qǐng)你幫征征算出這種材料的密度是多少.

（2） 若測(cè)得整個(gè)空茶壺的質(zhì)量為159 g，則該茶壺所用材料的體積為多大？

分析與解答： （1） 把壺蓋放入裝滿水的溢水杯中，則溢出水的體積與壺蓋的體積相等，即V蓋=V水= = =14.8 cm3，這種材料的密度 ρ泥= = =3.0 g/cm3.

（2）該茶壺所用材料的體積V壺= = =53 cm3.

答案：（1） 3.0 g/cm3. （2） 53 cm3.

三、物質(zhì)密度的測(cè)量

測(cè)量物質(zhì)密度的原理是密度公式ρ= ，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是要分別測(cè)量物質(zhì)的體積和質(zhì)量.

（1） 量筒（或量杯）是用來(lái)測(cè)定液體體積的儀器.利用排液法也可以間接測(cè)定固體的體積，從量筒中讀出水面指示的兩次體積，兩次體積之差就是物體排開(kāi)水的體積，也就是物體的體積.讀數(shù)時(shí)要注意兩點(diǎn)：① 將量筒（或量杯）置于水平桌面上；② 觀察時(shí)視線應(yīng)與筒內(nèi)液體的凸面頂部（如水銀等）或凹面底部（如水等）相平.

（2） 測(cè)固體的密度時(shí)，一定要先測(cè)質(zhì)量后測(cè)體積，防止水沾在物體上導(dǎo)致測(cè)量質(zhì)量出現(xiàn)較大誤差.測(cè)量液體的密度時(shí)，不要把液體全部倒入量筒中，而是倒入一部分.因?yàn)槿康谷?，容器?nèi)總會(huì)有剩余液體，測(cè)量結(jié)果會(huì)不準(zhǔn)確.而將容器內(nèi)部分液體倒入量筒中，使所求液體質(zhì)量中排除了容器中剩余液體的質(zhì)量，而所測(cè)液體體積中也排除了容器中剩余液體的體積，即所測(cè)液體的質(zhì)量和體積是對(duì)應(yīng)的，測(cè)得的密度更接近真實(shí)值.

例3 （2007年廣東中考題）實(shí)驗(yàn)：測(cè)量某種食用油的密度.

（1） 把天平放在水平桌面上，將游碼移至零刻度處，然后調(diào)節(jié)，使天平橫梁平衡.

（2） 進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作：

A． 用天平測(cè)量燒杯和剩余食用油的總質(zhì)量m1；

B． 將待測(cè)食用油倒入燒杯中，用天平測(cè)出燒杯和食用油的總質(zhì)量m2；

C． 將燒杯中食用油的一部分倒入量筒，測(cè)出這部分食用油的體積V.

以上操作的正確順序是：（填字母代號(hào)）.

（3） 現(xiàn)已測(cè)出m1是110 g，根據(jù)圖3中的示數(shù)，算出這種食用油的密度是.

分析與解答： 在調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，應(yīng)先把天平放在水平桌面上，將游碼移至零刻度處，然后調(diào)節(jié)橫梁右端的平衡螺母，使天平橫梁平衡.在測(cè)量液體密度時(shí)，為了防止所測(cè)液體的質(zhì)量或體積存在誤差，應(yīng)按照B、C、A的順序進(jìn)行操作.根據(jù)圖3中的示數(shù)，可知m2=151.4 g，V=46 cm3，則這種食用油的密度 ρ食用油= = =0.9 g/cm3.

答案：（1） 橫梁右端的平衡螺母 （2） B、C、A （3） 0.9 g/cm3

四、密度與社會(huì)生活

密度在我們的生活中應(yīng)用比較廣泛，比如雞尾酒是根據(jù)各色酒密度的不同進(jìn)行調(diào)配的.還可利用密度鑒別物質(zhì)：先測(cè)量物質(zhì)的密度，然后和密度表中密度值比較，確定物質(zhì)的種類或純度等.另外，當(dāng)外部條件變化時(shí)，密度這種特性也發(fā)生改變.溫度變化時(shí)，物體的體積一般會(huì)熱脹冷縮，而質(zhì)量不變，故密度改變.但也有特殊的情況，例如水在4 ℃時(shí)，體積最小，密度最大；當(dāng)溫度在4 ℃以上增大時(shí)，體積隨之增大，密度減小；溫度在4 ℃以下減小時(shí)，體積也隨之增大，密度減小.物質(zhì)由一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)，體積一般會(huì)改變，所以密度也會(huì)發(fā)生改變.例如水凝固成冰后質(zhì)量不變，體積變大，密度變小.

例4 （2007年成都中考題）工廠生產(chǎn)的酒精（ ρ酒精=0.8 g/cm3）含水量不得超過(guò)10%.質(zhì)檢員抽出甲、乙、丙、丁四瓶樣本，測(cè)得它們的密度依次分別為0.81 g/cm3、0.815 g/cm3、0.82 g/cm3、0.83 g/cm3，其中合格產(chǎn)品是（按質(zhì)量計(jì)算）（）.

A． 只有甲B． 甲、乙C． 甲、乙、丙D． 甲、乙、丙、丁

分析與解答： 工廠生產(chǎn)的酒精（ρ酒精=0.8 g/cm3）含水量不得超過(guò)10%，則含水量超過(guò)10%的酒精是不合格產(chǎn)品.含水量為10%的酒精密度 ρ′= = = = =g/cm3≈0.816 g/cm3.在甲、乙、丙、丁四瓶樣本中只有甲、乙兩瓶樣本的密度小于0.816 g/cm3，所以其中合格產(chǎn)品是甲、乙.

答案：B

練習(xí)

1． 體積為100 cm3的冰熔化成水后，下列說(shuō)法正確的是（ρ冰=0.9×103 kg/m3）（）.

A． 質(zhì)量不變，水的體積為90 cm3

B． 質(zhì)量變大，水的質(zhì)量為100 g

C． 質(zhì)量不變，水的體積為100 cm3

D． 質(zhì)量變小，水的密度為1.0 g/cm3

2． 2007年某市油菜獲得大面積的豐收，種植大戶王叔家長(zhǎng)10 m、寬8 m的倉(cāng)庫(kù)中堆了1 m厚的菜籽，王叔請(qǐng)小燕幫他估算這些菜籽質(zhì)量.小燕將菜籽樣品帶到學(xué)校，進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)：

a． 將托盤天平放到水平臺(tái)上，把，再調(diào)節(jié)橫梁右端的平衡螺母，使天平平衡；b． 在左右兩盤中分別放一張大小相同的紙，將菜籽倒入左盤中，在右盤中加減砝碼并使用游碼，使天平平衡，結(jié)果如圖4所示，菜籽質(zhì)量為g；c． 將菜籽全部倒入量筒中，輕敲量筒壁，使菜籽表面，讀出體積為80 cm3；d． 計(jì)算出菜籽密度為kg/m3，王叔家倉(cāng)庫(kù)菜籽總質(zhì)量為kg.

參考答案 1． A 2． 游碼移到標(biāo)尺左端零刻度處 72 水平

0.9×103 7.2×10 4

責(zé)任編輯/姜明長(zhǎng)

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文?！?/p>