沪科版第五章+第三节科学探究：物质的密度 42页

第三节　科学探究：物质的密度 【体验】物体的质量与体积的关系  活动1：取两个体积不同的铁块，比较它们的质量。 活动2：取两个体积相同的铁块和木块，比较它们的质量。 (1)活动1中，体积较大的铁块质量较　　　　。 (2)活动2中，　　　　(选填“铁块”和“木块”)的质量较 大。 提示：(1)大　(2)铁块 1.同种物质的质量和体积的比值有什么关系?不同物质质量和 体积的比值有什么关系? 2.什么是物质的密度? 3.如何描述密度的公式? 4.密度的单位有哪些?它们之间有什么关系? 探究1 物质的质量与体积的关系  1.猜想与假设：结合“体验”和日常生活经验，你认为体积相 同的同种物质的质量　　　　，体积相同的不同物质的质 量　　　　。 提示：根据日常生活中的经验我们知道，同种物质体积相同时 质量相同；物质种类不同，体积相同时质量一般是不一样的。 参考答案：相同　不同 2.实验方法：________________________________________。 提示：要探究同种物质的质量与体积的关系，需控制物质的种 类相同，改变体积，研究质量与体积的关系，这种方法叫做控 制变量法。 参考答案：控制变量法 3.实验器材：所测物理量是　　　　，所需器材有________。 提示：为探究物体的质量与体积的关系，需要用天平测出物体 的质量，用量筒量出物体的体积。 参考答案：物体的质量与体积　天平　量筒(其他合理器材均 可) 4.实验设计： (1)探究同种物质的质量与体积的关系。 思路：需控制　　　　不变，改变　　　　，测出物体的质 量。 参考答案：物质种类　物体体积 (2)探究不同物质的质量与体积的关系。 思路：需控制　　　　不变，改变　　　　，测出物体的质 量。 参考答案：物体体积　物质种类 5.实验数据及分析： 实验 序号 物体 质量m/g 体积V/cm3 质量与体积比 值/g·cm-3 1 水1 10 10 1 2 水2 20 20 1 3 水3 30 30 1 4 铁块1 79 10 7.9 5 铁块2 158 20 7.9 6 铁块3 237 30 7.9 7 铜块1 89 10 8.9 8 铜块2 178 20 8.9 9 铜块3 267 30 8.9 分析实验数据，你可得出的实验结论： (1)同种物质的质量与体积的比值　　　　。 (2)不同物质的质量与体积的比值　　　　。 提示：比较实验数据1、2、3(或4、5、6或7、8、9)可知，同 种物质的质量与体积的比值是恒定的，比较1、4、7(其他合理 答案均可)可知，不同物质的质量与体积的比值是不同的。 参考答案：(1)相同　(2)不同 6.交流与评估： (1)在实验中对于同一种物质的质量和体积，应该收集几组数 据?为什么? 参考答案：收集的数据组数越多越好。因为仅收集一组数据得 不出质量和体积的关系，而收集的数据越多，越便于找到质量 和体积的关系，得到的结论就越可靠，越具有普遍性。 (2)探究过程中，选取的物质种类是多一些好，还是少一些好? 在选取研究对象上有什么具体要求? 参考答案：为了得到普遍性结论，使结论更有说服力，选取的 物质种类应该多一些好，并且至少要有两种物质，物质的状态 不要单一，既要有固体，还要有液体。 (3)怎样分析、比较实验数据? 参考答案：①可采用控制变量法：相同体积比较质量，相同质 量比较体积。②计算质量与体积的比值，比较同种物质质量与 体积的比值、不同物质质量与体积的比值的关系。③描点画出 同种物质的质量和体积的关系图像，运用数学知识分析质量和 体积的关系。 探究2 密度 结合探究1，思考下列问题： 1.通过上面的探究实验可知：同种物质的质量与体积的比值是 恒定的，不同物质的质量与体积的比值是不同的。物理学中用 密度即______________________的比来反映物质的这一特性。 参考答案：某种物质的质量与该物质体积 2.由密度的定义怎样计算密度？怎样由密度的公式得出密度的 单位？ 参考答案：密度ρ在数值上等于质量m与体积V的比值，故用公 式表示为 ；在国际单位制中，质量的单位是kg，体积的 单位是m3，所以密度的国际单位就是kg/m3，另外常用的单位 还有g/cm3。 m V   3.为什么说密度是物质的一种特性？ 参考答案：(1)每种物质都有它确定的密度，对于同种物质来 说，相同条件下它的密度是不变的，而它的质量与体积成正 比。(2)不同物质，密度一般不同。(3)物质的密度与物体质 量、体积、形状、运动状态等都无关，不能说ρ与m成正比或 ρ与V成反比。 4.要知道某种固体或液体的密度，可以测出它的_______和 　　　　，然后用密度公式　　　　算出这种物质的密度。 参考答案：质量　体积 m V   一、物质的质量与体积的关系 1.同种物质的质量与体积的比值是_____的。 2.不同物质的质量与体积的比值是_____的。 二、密度 1.定义：某种物质的质量与该物质体积的___。 2.公式：_______。 3.单位：换算：1g/cm3=______kg/m3。 m V   相同 不同 比 1×103 【拓展延伸】分析处理数据的方法 探究物理量间的规律时，都要测量多组有关这些物理量的对应 数据，记入表格中进行分析比较。分析处理数据要“同中求 异，异中求同”，常用的方法有：(1)分析一个物理量随另一个 物理量大小变化的趋势，得出物理量间的定性关系；(2)计算 表格中的数据，得出物理量间的定量关系；(3)在坐标系中描 点作出图像，结合数学知识，分析物理量间的关系。 考点1 物质的质量与体积的关系  【典例1】为了研究物质的某种属性，某同学分别用甲、乙两 种不同的液体做实验。实验时，他用量筒和天平分别测出甲 (或乙)液体在相同体积时的质量，表中记录的是实验测得的数 据及求得的质量与体积的比值。 (1)分析表中实验序号1、2、3或4、5、6的体积与质量变化的 倍数关系，可归纳得出的结论是________________________ ____________________________________________________。 (2)分析表中实验序号　　　　，可归纳出的结论是体积相同 的甲、乙两种液体，它们的质量不相同。 (3)分析表中甲、乙两种液体的质量与体积的比值关系可归纳 得出的结论是________________________________________。 物质 实验 序号 体积/cm3 质量/g 甲 1 5 9 1.80 2 10 18 1.80 3 15 27 1.80 乙 4 5 4 0.80 5 10 8 0.80 6 15 12 0.80 3/ g cm质量 体积 【精讲精析】本题考查探究物质的质量与体积的关系。通过分 析实验序号1、2、3或4、5、6的数据，可以发现：对于同种物 质，体积增大几倍，质量也增大几倍。甲、乙两种液体，体积 相同时的实验序号为1与4(合理即可)，它们的质量不相同。观 察甲、乙两种液体的质量与体积的比值，会发现对于同种物质 这个比值是相同的，对于不同种物质这个比值是不同的。 答案：(1)同种物质的质量与体积成正比(或体积增大几倍，质 量也增大几倍)　(2)1与4(合理即可) (3)同种物质的质量与体积的比值相同，不同种物质的质量与 体积的比值一般不同 【方法归纳】分析实验数据的方法 分析实验数据时，首先从要分析的几次实验数据中找到哪些量 是相同的，哪些量是不同的；再结合所对应的知识点，通过分 析、归纳得出结论。要分清各物理量间的因果关系。 考点2 密度的测量  【典例2】(2012·南京中考)某同学用天平和量筒测量小石块的 密度。 (1)测量原理是_______________________________________。 (2)图甲为用天平测量小石块质量过程中的几个情境，合理的 顺序是　　　　(填字母)。 (3)由图甲b可知，小石块的质量是　　　g。 (4)将小石块放入盛有40mL水的量筒中，静止时液面情况如图 乙所示，则小石块的密度是　　　　kg/m3。 【思路导引】用天平和量筒测固体的密度，为减小实验误差， 要按照如下顺序进行： 【精讲精析】本题考查天平的使用及固体密度的测量。 (1)用天平和量筒测小石块的密度时，天平能测出小石块的质 量，量筒能测出小石块的体积，根据 可以求出小石块的 密度。(2)使用天平时，要调节天平平衡：将游码移到标尺的 最左端的零刻线上，调节横梁右端的平衡螺母，使指针指在分 度盘的中线处。将被测物体轻放在天平的左盘里，估计被测物 体的质量，用镊子向右盘里加减砝码，并移动游码直到天平重 新平衡。a图中的天平不平衡，c图是调节天平平衡，b图是测 量小石块的质量，所以顺序应为a、c、b。 m V   (3)物体的质量等于砝码的质量加上游码所对的质量，砝码的 质量为70 g，游码所对的质量为1.4 g，所以物体的质量为m= 71.4g。(4)量筒中水的体积为60mL，所以小石块的体积为 V=60mL-40mL=20mL=20cm3，所以小石块的密度为 ×103kg/m3。 答案：(1) 　(2)a、c、b　(3)71.4　(4)3.57×103 3 3 m 71.4 g 3.57 g / cm V 20 cm     m V   【方法归纳】密度的测量 (1)测固体密度的步骤： (2)测液体密度的步骤： 1.人们通常说的“黄金比铁重”，它的实质是指(　　) A.黄金的体积比铁的体积大 B.黄金的质量比铁的质量大 C.黄金的价格比铁的价格高 D.黄金的密度比铁的密度大 【解析】选D。本题考查对密度概念的理解。“黄金比铁重” 是指在体积相同的情况下，黄金的质量比铁的质量大，即黄金 的密度比铁的密度大。 2.一些故事影片中常有这样的镜头：高墙倒塌压在众人(演员) 身上，造成人员受伤。但在实际拍摄中，倒塌的高墙并不会伤 害演员，砌成这种高墙的物块最有可能是(　　) A.泥土砖块 B.金属块 C.泡沫塑料块 D.水泥砖块 【解析】选C。本题考查密度知识的运用。由题目中“倒塌的 高墙并不会伤害演员”可知，这种高墙的物块质量和硬度都比 较小，在同样的形状(体积)下，密度越小其质量也越小，越不 容易伤害演员；再由题目中所给的材料来看，只能是泡沫塑料 块。 3.蜡烛在燃烧过程中，它的(　　) A.质量不变，体积变小，密度变大 B.质量变小，体积变小，密度不变 C.质量变小，体积不变，密度变小 D.质量、体积、密度都变小 【解析】选B。本题考查对密度的理解。蜡烛在燃烧的过程 中，质量和体积都变小，而蜡烛这种物质没有变化，所以它的 密度不变。 4.一容器内装有体积为5×10-3m3、质量为4kg的酒精，则酒精 的密度为　　　　kg/m3。用去一半后，剩余酒精的密度为 　　　　kg/m3。 【解析】本题考查了对密度的理解。酒精的密度为 密度是物质本身的一种特性，其 大小与质量和体积无关，因此用去一半后，剩余酒精的密度不 变。 答案：800　800 3 3 3 m 4 kg 800 kg / m V 5 10 m     ； 5.(2012·成都中考)甲、乙两种物质的质量与体积的关系图 像如图所示，由图可知，其中密度较大的是______(选填 “甲”或“乙”), 甲的密度是________g/cm3。 【解析】本题考查密度的计算。由图可知，当甲种物质的质量 是3 g时，对应的体积是2 cm3，则甲种物质的密度 分析题图中甲、乙两种物质的图线 可知，在两者体积相同的情况下，甲的质量比乙的质量大，根 据 可知甲的密度比乙的密度大。 答案：甲 1.5 3 3 m 3 g 1.5 g / cm V 2 cm   甲 甲 甲 ＝ ； m V   6.一块石碑，长50cm，宽20cm，高3m，质量为0.75t，则它的 密度是　　　　kg/m3，合　　　　g/cm3。 【解析】本题考查密度的计算。先求出石碑的体积： V=0.5m×0.2m×3m=0.3m3；石碑的质量是m=0.75t=750kg，所 以石碑的密度是 =2.5×103kg/m3=2.5 g/cm3。 答案：2.5×103　2.5 3 m 750 kg V 0.3 m    7.小平同学想知道一块均匀大岩石的密度，于是他从这块大 岩石上砸下一小块，用天平和量筒测量它的密度。在调节天 平时，发现指针偏向分度盘的左侧(如图所示)，此时应将平 衡螺母向　　　(选填“左”或“右”)端调。然后用调节好 的天平测小岩石的质量，天平平衡时右盘砝码的质量、游码 在标尺上的位置如图所示，则这一小块岩石的质量是　　g。 将其放入装有80mL水的量筒中，水面升到100mL，这一小块岩 石的密度是　　　kg/m3，它的密度与那一大块岩石的密度 　　　(选填“相等”或“不相等”)。 【解析】本题考查测固体的密度。在调节天平平衡时，若指针 偏向分度盘的左侧，根据“左偏右旋、右偏左旋”的原则，应 将平衡螺母向右调；由题图所示的砝码和游码的位置可知，小 块岩石的质量为m=50g+3.4g=53.4g，小块岩石的体积为 V=100cm3-80cm3=20cm3，则小块岩石的密度为 =2.67g/cm3=2.67×103kg/m3；密度 是物质的一种特性，同种物质的密度相同，与物质的质量和体 积无关，故小块岩石的密度和大块岩石的密度是相等的。 答案：右　53.4　2.67×103　相等 3 3 m 53.4 g 2.67 g / cm V 20 cm   ＝ ＝ 8.为了探究同种物质质量和体积的关系，小磊同学用天平和量 筒分别测出水和水银的质量和体积，得到下列数据： 物质 实验次数 体积/cm3 质量/g 质量/体积/g·cm-3 水 1 5 5 1 2 10 10 1 3 20 20 1 水银 4 5 68 13.6 5 10 136 13.6 6 20 272 13.6 (1)比较第1、2、3三次实验数据，可以得出结论：同一种物 质，它的质量跟它的体积成　　　　。 (2)比较六次实验的“质量”和“体积”栏中的数据，可以进 一步得出的结论是：同种物质，其质量与体积的比值　　　； 不同种物质，其质量与体积的比值一般　　　　。我们引入了 　　　　概念来反映物质的这一特性。 【解析】(1)第1、2、3三次实验，用的是同一种物质——水， 分析每一组数据，得出物质的质量与体积的比值是相同的，故 可得出：同一种物质，它的质量与体积成正比。 (2)比较六次实验，分析1、2、3或者4、5、6可得：同种物 质，其质量与体积的比值是相同的。分析1、4或2、5或3、6可 得出：不同种物质，其质量与体积的比值一般不同。在物理学 中，为了反映物质的这一特性，我们引入了密度这一物理量。 答案：(1)正比　(2)相同　不同　密度