第六章 质量与密度.pdf

1、在上海世博会湖南活动周庆典上，姑娘们穿着节日盛装，表演苗族银饰舞苗山银月。漂亮的苗银饰物把她们打扮得美丽、动人。你知道这些银白色的饰物是由什么材料制成的吗？我们怎样才能鉴别出来？第六章 质量与密度108 物理 八年级上册第1节 质量地球上有高山、大海、空气，有树木、花草、鸟兽，有人类赖以生存的衣、食、住、行所必需的物品。浩瀚的宇宙中有数不清的星体，如太阳、月亮等。这些物体尽管形态各异，但都是由物质组成的。组成物体的物质有多有少，一个铁锤所含的物质就比一个铁钉所含的物质多。生产、生活中经常需要知道物质的多少，比如粮食的多少，金属的多少。古埃及人很早就用“天平”粗略地测量物质的多少了（上图）。质量

2、物理学中，物体所含物质的多少叫做质量（mass），通常用字母m表示。质量的基本单位是千克，符号是kg。常用的比千克小的单位有克（g）、毫克（mg），比千克大的单位有吨（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第六章 质量与密度 109质量的测量到市场买粮、买菜，售货员要称货品的质量。图6.1-1是常用的称质量的器具秤。在学校的实验室和工厂的化验室常用天平称质量。下面，我们将一边学习，一边操作，练习使用天平。天平的使用为了不使天平损坏，在操作之前要牢记下面的几条要求。1.每个天平都有自己的“称量”，也就是它所能称的最大质量。被测

3、物体的质量不能超过称量。2.向盘中加减砝码时要用镊子，不能用手接触砝码，不能把砝码弄湿、弄脏。3.潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中。请你逐条分析，如果不按这些要求做，会出现什么问题。一些物体的质量流感病毒 约10-19 成人 （49）10细菌 约10-11 大象 可达6.0103大头针 约8.0 10-5 鲸 可达1.5105一元硬币 约610-3 大型远洋货轮 约107苹果 约1.510-1 地球 6.01024新生儿 约25 太阳 2.01030图6.1-1 秤台秤案秤小资料质量/kg质量/kg物体物体110 物理 八年级上册用天平测量固体和液体的质量测量橡皮、铅笔、瓶中水的质量

4、。观察天平的结构，并在练习使用天平的过程中，思考下面几个问题。1.天平应水平放置你的天平有没有检查天平底座是否水平的装置？如果有，应该怎样调平？2.天平使用前要使横梁平衡把游码放到标尺左端的零刻度线处。指针指在什么位置表示横梁平衡了？每台天平都有平衡螺母，用来调整横梁的平衡。你的天平的平衡螺母安装在什么位置？如果指针偏左，应该向哪个方向旋动平衡螺母？你用的砝码盒中最小砝码的质量是多少？总质量是多少？游码能够分辨更小的质量，相当于一个“砝码”，它在标尺上每向右移动一格，就等于在右盘中增加一个更小的砝码。在你用的天平标尺上，一个这样的小格相当于多大质量的砝码？把被测物体放在左盘中，在右盘中加减砝码

5、，并调节游码在标尺上的位置，直到横梁恢复平衡。这时盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值，就等于被测物体的质量。用天平称出橡皮、铅笔的质量。用天平称出小瓶中水的质量（想想应该如何称量）。想一想：1.在左盘放上准备称量的物体后，向右盘中尝试着加砝码时，应该先加质量大的还是先加质量小的？为什么？2.如果要称粉状物体（例如盐），应该怎样做？实 验图6.1-2 托盘天平的结构第六章 质量与密度 111科 学 世 界 上面所用的天平是一种机械天平，现在也常用电子天平（图6.1-3）来测量质量。有的电子天平精确度很高，对510-11 kg（相当于一个红血球的质量）大小的质量都能反应出来。想想做做通过

6、以上两个实验，你能得出什么结论？如果把铁块压成铁片，虽然形状变了，但是所含铁的多少并没有变，所以质量也不会变。一块冰熔化成水，虽然物态变了、体积变了，但是质量不会变。一盒罐头，不论放在地球上什么地方，或是被宇航员带到太空中，它的质量也不会变。物体的质量不随它的形状、状态和位置而改变。质量单位千克的由来自古以来，各国采用过各种不同的质量单位。例如，我国曾经用斤、两、钱做质量单位；英、美等国曾经用磅做质量单位。现在世界各国普遍采用国际单位制，在国际单位制中质量的基本单位是千克。1791年，法国为了改变计量制度的混乱情况，在规定了长度的单位米的同时，在米的基础上规定了质量单位，即规定1 dm3的纯水

7、在4 C时的质量为1 kg，并且用铂制作了标准千克原器，保存在法国档案局。因此，这个标准千克原器也叫“档案千克”。1872年，科学家们通过国际会议，决定以法国档案千克为标准，用铂铱合金制作图6.1-3 电子天平1.用天平称一个塑料瓶的质量，然后将其剪碎再放到天平上称，比较这个物体在形状变化前后的质量。2.称量一小杯水与一小匙白糖的总质量，然后使白糖溶于水，再称糖水的质量。比较两次称量的结果。图6.1-4 从地球带到太空的食品，质量变了吗？112 物理 八年级上册标准千克的复制品，分发给其他国家。1883年，在复制品中选了一个与“档案千克”质量最接近的作为国际千克原器，保存在国际计量局（设在巴黎

8、）。1889年，第一届国际计量大会批准以这个国际千克原器作为质量的标准，沿用到现在。这种作为质量测量标准件的具体实物，终会因为外界环境的变化而引起质量的变化。例如近年来科学家就发现国际千克原器质量大约减少了510-5 g，相当于一小粒沙子的质量，具体原因仍旧是一个谜。目前，科学家正在寻找一种方式，能够在不使用具体实物的情况下定义质量单位。1.一艘船把货物从赤道运到南极，在运输过程中货物没有损失，这些货物的质量改变吗？2.如何称出一个大头针的质量？说出你的测量方法，并实际测一测。3.一块质量为100 g的冰熔化成水后，它的质量（）。A.仍是100 g B.大于100 g C.小于100 g4.某

9、同学用天平测量一块金属的质量时，使用了 3 个砝码，其中 1 个 100 g、1个50 g、1 个20 g，游码在标尺上的位置如图6.1-6所示。这块金属的质量是多少？5.有 些 商 店 里 使 用 一 种 案 秤（图 6.1-7），它的工作原理与天平相同，不过两臂长度不等。这种案秤的哪两部分相当于天平的两个盘？什么相当于天平的砝码、游码？怎样判定它的横梁是否平衡？它的平衡螺母在什么位置？怎样调整才能使横梁平衡？动手动脑学物理图6.1-5 国际千克原器（复制品）图6.1-6012345 g图6.1-7 案秤 100300500游码秤杆槽码砝码盘支点秤盘调零螺丝第六章 质量与密度 113第2节

10、密度探究同种物质的质量与体积的关系我们用铝块做实验，研究铝块质量与体积的关系。取大小不同的若干铝块，分别用天平测量它们的质量，用直尺测量边长后计算出它们的体积，列出表来。然后以体积V为横坐标，以质量m为纵坐标，在坐标纸上描点，再把这些点连起来，看看它们是否大致为一条直线。下面的表格可供参考。m/g V/cm3铝块1铝块2铝块3铝块4实 验图6.2-1V/cm3m/g体积相同的木块、铝块和铁块，它们的质量并不相同。铁块质量最大，铝块较小，木块最小。而同一种物质，体积越大，质量越大。如果体积增大到原来的2倍，质量也会增加到原来的2倍吗？也就是说，同种物质的质量与它的体积成正比吗？体 积 为 0 时

11、 质量也是 0，所以根据m=0 和 V=0，也 可 以作出一个点。114 物理 八年级上册密度同种物质的质量与体积的比值是一定的，物质不同，其比值一般也不同，这反映了不同物质的不同性质。在物理学中，某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度（density）。如果用（读做rou）表示密度、m表示质量、V表示体积，那么用公式写出来就是=mV密度在数值上等于物体单位体积的质量。密度 的单位是由质量单位和体积单位组成的。在国际单位制中，密度的基本单位是千克每立方米，符号是kg/m3。有时候也用克每立方厘米做密度的单位，符号g/cm3。这两个密度单位的关系是1 g/cm3=1103 kg

12、/m3物质 密度/(kgm-3)物质 密度/(kgm-3)锇 22.5103 铝 2.7103金 19.3103 花岗岩 (2.62.8)103铅 11.3103 砖 (1.42.2)103银 10.5103 冰（0 C）0.9103铜 8.9103 蜡 0.9103钢、铁 7.9103 干松木 0.51031.一些固体的密度（常温常压下）通过所作的图象，可以直观地看到铝块的质量随体积的变化关系。你从中得到了什么结论？与你的猜想一样吗？结论：铝块的质量跟体积 。在上面的探究中，铝块质量与体积的比值不变。如果是铁块或者木块，这个比值会跟铝块的一样吗？小资料第六章 质量与密度 115物质密度/(k

13、gm-3)物质密度/(kgm-3)二氧化碳1.98一氧化碳1.25氧1.43氦0.18空气1.29氢0.093.一些气体的密度（0 C，标准大气压下）例题 矗立在天安门广场的人民英雄纪念碑（图 6.2-2）碑身高 37.94 m，由 413 块花岗岩石块砌成。碑心石是一块整的花岗岩，长 14.7 m、宽2.9 m、厚1.0 m，它的质量约为多少？分析 碑心的巨石不能直接称量。如果从密度表中查出花岗岩的密度，再用密度乘以碑心石的体积，就能得到碑心石的质量。解 碑心石的长、宽、厚l1、l2、l3已经给出，碑心石的体积 V=l1l2l3 =14.7 m2.9 m1.0 m =42.6 m3查表可取花

14、岗岩的密度=2.8103 kg/m3物质密度/(kgm-3)物质密度/(kgm-3)水银13.6103植物油0.9103硫酸1.8103煤油0.8103海水1.03103酒精0.8103纯水1.0103汽油0.711032.一些液体的密度（常温常压下）图6.2-2 人民英雄纪念碑116 物理 八年级上册1.一个澡盆大致是长方体，长、宽、高分别约为 1.2 m、0.5 m、0.3 m，它最多能装多少千克的水？2.猜一猜你们教室里空气的质量有多少。几克?几十克?还是几千克、几十千克?测出你们教室的长、宽、高，算一算里面空气的质量。你猜得对吗?3.人体的密度跟水的密度差不多，根据你的质量估算一下自己

15、身体的体积。4.一个容积为 2.5 L 的塑料瓶，用它装水，最多装多少千克？用它装植物油呢？（1 L=1 dm3)5.一捆铜线，质量是89 kg，铜线的横截面积是25 mm2，不用尺去量，你能知道这捆铜线的长度吗？它有多长？由密度的计算公式=mV可以得碑心石的质量约为 m=V =2.8103 kg/m342.6 m3 =119.3103 kg =119.3 t这道例题告诉我们，物体的质量等于它的密度与体积的乘积。因此，知道了物体的体积，查出组成物质的密度，就可以算出它的质量。对于不能直接称量的庞大物体，这种办法很方便。动手动脑学物理第六章 质量与密度 117第3节 测量物质的密度生活、生产中常

16、要知道某种物质的密度，那么如何进行测量呢?只要测出物体的质量和体积，通过=mV 就能算出物质的密度。液态物质的体积可以用量筒测出。量筒的使用图6.3-1 哪种读数方法正确?量筒的使用方法观察你所用的量筒，思考下面几个问题。1.量筒是以什么单位标度的？是毫升（mL）还是立方厘米（cm3）？2.量筒的最大测量值（量程）是多少？3.量筒的分度值是多少？4.图 6.3-1 中画出了使用量筒读数时的几种做法。请指出哪种做法正确，哪种错误，错在哪里。想想做做Ex 20C100 ml102030405060708090100Ex 20C100 ml102030405060708090100Ex 20C100

17、 ml102030405060708090100118 物理 八年级上册科 学 世 界 测量液体和固体的密度要测出物体的密度，需要测出它的质量和体积。质量可以用天平测出。液体和形状不规则的固体的体积可以用量筒或量杯来测量。图6.3-2给出了用量筒测量不规则形状物体体积的一种方法。口头描述这种方法，与同学交流，然后用这种方法实际测量小石块的体积。测量盐水和小石块的密度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盐水的密度。将测量盐水密度时所得的数据及结果记录在下表中。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

18、量筒中盐水的体积V/cm3盐水的密度/（gcm-3）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。细微差别中的重大发现19世纪末，英国物理学家瑞利在精确测量各种气体的密度时，发现从空气中取得的氮的密度是1.257 2 kg/m3，从氨中取得的氮的密度是1.250 5 kg/m3。虽经多次重复测量，仍然存在这个令人奇怪的差异。后来，他与化学家拉姆塞合作，于1894年在从空气中取得的氮里分离出另一种当时还不知道的气体氩，这个谜才解开了。原来，氩的密度较大，空气中的氮混有少量氩，它的密度就比从氨中取得的纯氮的密度稍大。这是科学史

19、上一个很有名的故事，它说明在科学实验中，精确的测量是多么重要。瑞利由于不放过这一细微差异而执着地研究下去，终于导致氩的发现，并因此荣获1904年的诺贝尔物理学奖。实 验图6.3-2 用量筒测量不规则形状物体的体积Ex 20C100 ml102030405060708090100Ex 20C100 ml102030405060708090100V2V1第六章 质量与密度 1191.一块长方形的均匀铝箔，用天平和尺能不能求出它的厚度?如果能，说出你的办法。2.建筑工地需用沙石 400 m3，若用载重 4 t 的卡车运送，需运多少车（沙2.6103 kg/m3）？3.长江三峡水库的容量约为3.931

20、011 m3，这个水库的蓄水量是多少吨？4.为确定某种金属块的密度，首先用天平测量金属块的质量。当天平平衡时，放在右盘中的砝码和游码的位置如图6.3-3甲所示，则金属块的质量m为 g。然后，用量筒测量金属块的体积。将水倒入量筒，液面达到的位置如图6.3-3乙所示，再把金属块完全浸没在量筒的水中，水面升高，如图6.3-3丙所示，则该金属块的体积V为 cm3。根据测量结果可知该金属块的密度为 g/cm3，相当于 kg/m3。图6.3-3动手动脑学物理2030012345g5 g10 g20 g2030 20CEx ml1020304050 20CEx ml1020304050120 物理 八年级上

21、册第4节 密度与社会生活密度与温度图6.4-1在上述实验中，气体受热膨胀。由于密度=mV，一定质量的气体体积膨胀后，密度变小而上升。热空气上升后，冷空气就从四面八方流过来，从而形成风。温度能够改变物质的密度。在我们常见的物质中，气体的热胀冷缩最显著，它的密度受温度的影响也最大。一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显，因而密度受温度的影响比较小。在我国的北方，冬天对自来水管的保护十分重要。如果保护不好，使水管内的水结了冰，不仅影响正常的生活用水，有时还会把水管冻裂，造成送水设备的损坏。那么，自来水管为什么会被冻裂？从密度表中，我们可以查到冰的密度比水的密度小，所以水冻成冰后体积增大就把水管胀裂

22、了。一般来说，同种物质温度越高密度越小，遵从热胀冷缩的规律，但是水比较特殊。水在4 C时密度最大。温度高于4 C时，随着温度的升高，水的密度越来越小；温度低于4 C时，随着温度的降低，水的密度也越来越小。水凝固成冰时体积变大，密度变小。图6.4-2为冬天湖水温度分布示意图。在寒冷的1.在室温下，吹鼓两个气球。分别把它们放在冰箱的冷藏室内和炉火旁。过一会儿，你会发现什么现象？2.按图 6.4-1 做一个纸风车。如果把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来。你知道是什么推动了风车吗？想想做做第六章 质量与密度 121冬天，湖面封冻了，较深湖底的水却有可能保持4 C的水温，鱼儿仍然可以自由自在地游

23、动呢！密度与物质鉴别如果测出某种物体的密度，把测得的密度跟密度表中各种物质的密度比较一下，就可以知道该物体可能是由什么物质做的了。体育锻炼用的一个实心铅球的质量是 4 kg，经测量知道它的体积是0.57 dm3。这个铅球是用铅制造的吗？要想知道制造铅球的材料是否为纯铅，可以先求出它的密度，再与纯铅的密度进行比较。此铅球的密度为 =mV =4 kg0.5710-3 m3 =7.0103 kg/m3由于铅的密度是11.3103 kg/m3，可知这个铅球不是纯铅制成的。银饰品深受人们喜爱。但是银饰品不一定都用纯银制成，有些银饰品其成分除银之外,还可能有铜、镍等。测量密度可以对其是否为纯银做出初步判断

24、。不同物质的密度可能是相同的。例如，酒精和煤油都是液体，它们的密度都是0.8103 kg/m3，但是通过气味可以区分它们。因此，要准确地鉴别物质，常常需要多种方法并用。密度是物质的基本性质之一，每种物质都有自己的密度。密度在我们的社会生活中还有其他重要的应用。例如，通过对样品密度等信息的采集，可以确定它的种类及其经济价值；鉴定牛奶、酒的品质，农业选种时配制盐水等，都要用到密度的知识。在工业生产中密度知识的应用也很广泛。航空器材常采用高强度、低密度的合金、玻璃钢等材料。坚若磐石的机床底座则需要用坚固、密度大的材料制成。可见，密度的知识与人们社会生活的关系十分密切。图6.4-2 0 C1 C2 C

25、3 C4 C冰面122 物理 八年级上册科学技术社会 材料与社会发展我们周围的生活用品是由各种材料制成的：金属、陶瓷、玻璃、塑料等等。一般来说，不同的材料具有不同的物理性质，除密度外还有导热性、导电性、磁性、弹性、硬度、延展性等。生活、生产中，人们利用各种材料的优点，设计出所需的物品。某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革。在群居洞穴的旧石器时代，人类通过简单加工获得石器，用来狩猎护身、维持生存。随着对石器加工制作水平的提高，出现了原始手工业如制陶和纺织，人类进入了新石器时代。青铜时代大约源于四千多年前。青铜是由铜、锡等元素组成的合金，它的熔点低、硬度高，比石器容易制作而且耐

26、用。青铜器大大促进了农业和手工业的发展。我国是世界上冶铁业出现最早的国家之一。春秋战国时代，由铁制作的农具、手工工具及各种兵器得以广泛应用。铁器时代的到来大大促进了社会的发展。随着钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用，人类社会开始从农业和手工业社会进入了工业社会。20 世纪，半导体等新材料的出现和广泛应用，则把人类由工业社会推向信息社会。基于材料对社会发展的作用，人们将信息、能源和材料并列为现代文明的三大支柱。在三大支柱中，材料又是能源和信息的基础。图6.4-4 沧州铁狮子图6.4-3 商代后期用于蒸煮的青铜器甗（yn）图6.4-5 气凝胶是世界上密度最小的固体。这种新材料具有隔热、耐高温等性能，

27、在航天探测上有多种用途。第六章 质量与密度 1231.下表列出了几种金属的密度、熔点、导热性能及导电性能等物理特性。研究表中的数据，你有什么新的发现？金 属全球年产量/（104 t）密度/（103 kgm-3）熔点/导热性能1表示最强9表示最弱导电性能1表示最强9表示最弱 市场价格/（元吨-1）（大约）铝15 0002.76604416 000铜8 0008.91 0832258 000金219.31 06333350 000 000钢铁301 4307.91 540874 000铅3 00011.33279915 000镍8008.91 45376140 000银810.5961117 00

28、0 000综合考虑表中各方面的因素，通过小组讨论，回答以下问题。不仅要阐明你的观点，还要说清楚理由。（1）哪两种金属的导电性能好？在你认为导电性能好的金属中，哪种更适宜做导线？（2）哪一种金属的导热性能好？生活中常用的各种锅是用什么金属做的？为什么人们炒菜时宁愿用铁锅而不愿用铝锅？（3）哪一种金属的密度最小？生活中什么地方使用这种金属？综合评价为什么使用它。2.有一种1角硬币，看上去好像是铝制的。它真是铝制的吗？请你想办法测量它的密度。写出你选用的实验器材、实验方法，你所采用的实验步骤。1角、5角和1元硬币所用的金属一样吗？通过实验验证你的判断。3.1 cm3的冰熔化成水后，质量是多少？体积是

29、多少？4.根据气体的密度随温度升高而变小的现象，试分析房间里的暖气一般都安装在窗户下面的道理。动手动脑学物理124 物理 八年级上册1.质量物体所含物质的多少叫做质量。当物体的位置、形状、状态改变时，物体的质量不会改变。质量用字母m表示。质量的单位是千克，符号是kg。2.质量的测量质量可用天平、台秤等来称量。使用托盘天平称量质量时，要把天平放在水平台面上；把游码放在标尺左端的零刻度线处，调节横梁两端的平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，这时横梁平衡；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。这时盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值，就等于被

30、测物体的质量。3.密度某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。密度的公式为=mV。测量物体的密度，可根据物体的质量和体积，利用公式=mV计算。质量可以用天平测出，液体和形状不规则的固体的体积可以用量筒或量杯来测量。4.物质的鉴别不同物质的密度一般不同，可以根据密度来鉴别物质。如果仅通过密度无法鉴别，就需要根据物质的其他性质，如颜色、气味、硬度、电学特性等进一步鉴别。学到了什么索引 125索引（名词后面的数字是它第一次出现的页码）A凹透镜 91C超声波 33次声波 33D 地球 105F 反射 73反射定律 74非晶体 55沸点 59沸腾 59分贝 43G 光线 70光源 69H 赫兹 32红外线 86J 机械运动 16焦点 92焦距 92介质 29晶体 55镜面反射 75M 漫反射 75米 10密度 114秒 13N 凝固 53凝固点 55凝华 64P 频率 32Q 汽化 58R 熔点 55熔化 53S 色散 85声波 29升华 64实像 96速度 20T 太阳 105126 物理 八年级上册透镜 90凸透镜 90W 温度 47物理学 3X 响度 34像 77虚像 78Y 液化 58音调 32音色 35银河系 105宇宙 105匀速直线运动 21Z 噪声 42折射 82振动 28振幅 35蒸发 60质量 108紫外线 87