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质量与密度 基础知识 练习题 解析

一、关于“质量”概念的理解。
1. 物体所含物质的多少叫做质量。质量国际单位千克。常用的质量单位还有吨(t),克(g)和毫克(mg)它们与千克(kg)之间的换算关系是,1t=103kg;1g=10-3kg;1mg=10-6kg。
2. 只要物体所含物质的多少未改变,则物体的质量大小不因其形状,温度,状态(固态、液态或是气态)以及物体所在位置的改变而改变。所以质量是物体本身的一种属性。“属性”是物体本身固有的不随外部条件变化而变化的一种性质,它具有不变的唯一性。1千克的冰熔化成水后,虽然从固态变成液态但是它质量仍是1千克;宇航员从月球取下的石块拿到地球上石块质量不变;2kg铁块烧热后压成球,它的质量也仍然是2kg。综上所述物体的质量跟外界条件无关,它是物体的一种属性。
3. 质量的大小可以用工具测量,测量工具分两类:在物理实验中常用天平测质量;在生产和生活中,常用的测量工具是磅秤、台秤、杆秤和电子秤等。天平有两种──物理天平、托盘天平,实验中常使用托盘天平。使用天平时注意(1)了解它的最大称量──天平允许称量的最大质量;天平的感量──天平能够测量的最小质量。(2)做到使用五正确:正确调节、正确放置物体、正确选用砝码、正确判断天平平衡、正确读数[总质量由:砝码数值、游码在标尺上的数值)二个数值的总和为该物体的质量]。
二、关于“密度”概念的理解
1. 通过实验表明,物质不仅有颜色,气味,味道,状态和硬度等特性,而且“单位体积的同种物质的质量是一定的,单位体积的不同种物质的质量却不相同”这也是物质的一种特性,我们也可以用这一特性来分辨物质。为了反映物质的这种特性,引入了“密度”这个物理量来表示。我们把单位体积的某种物质的质量,叫做这种物质的密度,用符号“ρ”来表示。
2. 特性是指物质本身具有的,能相互区别,分辨的一种性质,所以,密度只取决于物体本身,跟由该物质组成的物体的大小、形状没有关系。同一种物质的密度是一个确定的值,不同物质的密度通常是不同的。要记住水的密度(ρ水=1.0×103千克/米3)及它的物理意义(1米3的水的质量是1.0×103千克)
3. 正确理解密度公式的物理意义。该公式叫做密度的定义式,它的含义是:物体的质量m和体积v的比值,称作组成该物体的物质的密度ρ。密度是物质的一种特性,它只跟物质本身有关,而跟它所组成的物体的大小(m大小、v大小)无关。因为同一种物质组成的物体,当它的体积扩大为原来的n倍时,质量也同时扩大大为原来的n倍;当其体积变为原来的1/n时,其质量也同时变为

原来的1/n,这样,质量跟体积的比值始终相同,即密度是恒定的。所以ρ=m/v只是密度的定义式,不是决定式,所以物质的密度不是由它的质量多少或它的体积大小所决定的。因此,不能说物质的密度跟它的质量成正比,也不能说物质的密度跟它的体积成反比。10千克铁块的密度跟1毫克铁块密度是相同的。1米3的水与1厘米3的水的密度完全相等。同种物质的密度总是一定的。
4. 密度是物质的一种特性,但是物质密度也不是绝对不变的,当外界条件变化如温度升高或降低时,物质的状态变化时,密度也会发生变化。如:水的密度是1.0×103千克/米3,而冰的密度是0.9×103千克/米3。水在4℃时的密度1.0×103千克/米3,水在100℃时的密度为0.9584×103千克/米3,热气球内的空气被加热后,密度小于周围空气的密度到一定程度时,气球就能升空。
5. 正确理解密度、质量和体积之间的三个比例关系。
(1)如果是同种物质组成的两个物体甲和乙,则ρ一定,可得,说明同种物质组成的甲,乙两个物体的质量跟它们的体积成正比,这就是说,体积大的物体质量也大。
(2)如果是两种不同物质组成的两个物体甲和乙,当它们体积相同()时,则,这就是说,相同体积的不同物体,密度大的物体质量也大,在这种情况下,质量跟密度成正比。
(3)如果是不同物质组成的两个物体甲和乙,它们的质量相同,即时,有,,则,也就是说,相同质量的不同物体,密度大的物体体积反而小,在这种情况下,体积跟密度成反比。
以上三个比例关系,都是在特定的条件下才成立的,这一点要特别注意。
6. 物质的密度可以用实验测定。


由密度公式可知:要测量某种物质的密度,需要测量由这种物质构成的物体的质量和体积。测量质量的工具是用天平,而测量物体的体积:若形状规则的固体,可用刻度尺分别测出长、宽、高等,再由几何公式算出
它的体积;若不规则的固体或液体的体积,可用
量筒或量杯来测量。量筒和量杯都是测量液体体
积的工具,二者不同之处是,量筒的刻度是均匀
的,而量杯的刻度线是上疏下密,是不均匀的,
使用它们测量时要做到以下几点:①弄清量和筒
或量杯上刻度的单位,一般它们用的是容积的单
位毫升(ml),1升=103毫升,1升=1分米3,
1毫升=1厘米3。②知道量筒或量杯的量程(总容积)
和它的最小刻度(每个小格表示多少毫升)。③测量时
要把量筒或量杯放在水平桌面上,读数时,视线应当跟液面相平。④由于量筒或量杯都是由玻璃制成的,玻璃分子对液面分子的作用,盛在玻璃器中的液面,有时呈“凹”形(如水

面、酒精、煤油等),有时呈“凸”形的(如水银),这样读数时,凹液面要以凹形液面的底部为准,“凸形”液面应按顶部(最高点)读数为准。我们常对以下几种物质的密度进行测定。
(1)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的水,再将用细线拴牢的固体浸没水中,读出这时的总体积,那么固体的体积(该方法称之为排液法)。③用公式计算出物质密度。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。
(2)测液体的密度。其实验步骤是:①调节天平,用天平测出烧杯的质量m1,②再将被测液体倒入烧杯中,测出总质量m2,则液体的质量m=m2-m1,③将液体倒入量筒中测出液体的体积,④用公式求出液体的密度。r=m/v
(3)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,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,如图1B所示,则,③用公式计算出被测物质的密度。
7. 密度在生产技术上的应用。
(1)利用密度可以鉴别物质。通过测定密度,工艺师可以很块地判定一件镀金工艺品是不是纯金的。地质勘探人员根据矿石的色泽、硬度、密度和其它有关特性判断矿石的品种。通过 测定密度可以判定物体是空心的还是实心的。
(2)密度的特殊用途是根据需要选取不同密度的物质做产品的原材料。铅可用作网坠,铸铁用作落地扇的底座、塔式起重机的压铁、油般的压铁等,因为它们的密度大。铝合金用来制造飞机,玻璃钢用来制造汽车的外壳;泡沫塑料制作救生器件,氢气、氦气是气球的专用充气材料,因为它们的密度比较小。
(3)利用密度来判断土壤肥力的高低。
(4)密度的概念为我们提供许多简易的间接测量手段:例如:用天平“测”体积:(即用天平测量,由密度表查出密度值,则。如形状复杂的体积,极小颗粒的体积,可用该方法);用刻度尺“测”质量(固体)或用量筒“测”质量(液体)(测量大批量矿石、木材、油料的常用的一种方法,将质量测量转化为体积的测量);用天平“测”线材的长度(将长度的测量转化为质量的测量。根据m=r·V,V=S·l=p·r2·l则);利用密度来计算物体中所含各种物质的成份。(这是判定工艺品所含各种金属成分常用的一种方法)

【解题点要】


例1 用已经调节好的天平称某物体的质量。天平
指针位于

分度盘中央位置时,右盘内的砝码及游码的
位置如图2所示,该物体的质量为( )
A. 58.2克 B. 57.3克
C 58.8克 D. 58.4克
分析与解:被测物体的质量等于盘内砝码质量与游码所对应刻度值之和。盘内砝码质量为50g+5g+2g-57g。确定游码指示的刻度值要弄清两点:其一游码标尺上每一刻度的单位以及游码在标尺上的位置,其二,观察游码所指示的刻度值应当看其从0到游码左端所对准的数。从图中可见:此题游码标尺上的每一小格表示为0.2克,游码左端与1.4对准,则该物体质量为57g+1.4克=58.4克,选项D正确。
点评:读游码示数时,一要弄清最小刻度值,二要看游码的左边线位置,切记不要读游码右边的标尺数,这是初学者常犯的错误。
例2. 将质量为m,体积为V的铁块截成A、B两块,A的质量是B的2倍,则这两块铁的密度A、B大小的关系是( )
A 因mA=2mB故A=2B B 因VA=2VB,故A=1/2B
C 因mA/VA=mB/VB≠m/V,故A=B≠铁
D 因mA/VA=mB/VB=m/V,故A=B=铁
分析与解:密度是物质的一种特性,只取决于物质本身。一块铁截成两块,并未改变物质,铁仍然是铁。虽然A、B截成的质量虽然不等,但它们的质量与体积的比值不确是一个确定的值,不因所组成物体的大小而改变,这是因为构成铁的物质没有发生变化的缘故。即:铁=m/V;A=mA/VA=(m)/(V)=m/V=铁;
B=mB/VB=(m)(V)=m/v=铁。
故答案选(D)。
例3. 一个瓶子装满水时,水的质量是1千克,这个瓶子最多能装下多少酒精?(酒=0.8×103千克/米3)
分析与解:审题不仅要找出已知量,更重要是要审出题目中的隐含条件,这往往是解题的关键。该题瓶的容积一定,水和酒精的体积相等。该题可用两种方法求解。
已知:m水=1千克 水=1.0×103千克/米3 酒精=0.8×103千克/米3
求:M酒=?
解法一:(用分步求解法)
∵=m/v
∴v=
∴V水===10-3米3
∵V酒精=V水=10-3米3
可得:m酒精=酒·V酒
=0.8×103千克/米3×10-3米3
=0.8千克
解法二:(比例法求解)
∵=
∴V= 由V酒=V水,则:
,∴m酒===0.8千克
答:这个瓶子最多能装下0.8千克的酒精。
点评:(1)解题要认真审题,注意挖掘题目中的隐含的已知条件,经常这是解题的关键。(2)在运用公式解题时,要注意各物理量之间的对应关系,在运用公式=m/v式变形时,m、v、的量值必须是同一物体,在同一物理状态时的量值。如果在一道题里出现两个或两个以上不同物体,应在各物理量的字母的右下方添加角标加以区别。(3)运用比例法求解

,必须具备成比例的条件。解题时,要先写出比例条件(∵V酒=V水)再写出比例关系式。
例4. 一个体积是40厘米3的铁球,质量是158克,这个铁球是空心的还是实心的?若是空心的,空心部分的体积是多大?(铁=7.9×103kg/m3)
分析与解:判断这个铁球是空心的还是实心的,可以从密度、质量或体积三个方面去考虑。解法一:密度比较法。求出球的密度与铁的密度相比较。
===3.95克/厘米3=3.95×103千克/米3
3.59×103千克/米3<7.9×103千克/米3
∵球<铁
∴铁球是空心的。
解法二:质量比较法。设铁球是实心的,求出实心球的质量与铁球质量相比较
m实=铁V球=7.9克/厘米3×40厘米3=316克
316克>158克
∵m实>m球
∴铁球是空心的。
解法三:体积比较法。设铁球是实心的,求出实心球的体积与铁球的体积相比较
V实===20厘米3
20厘米3<40厘米3
∵V实<V球
∴铁球是空心的。
铁球空心部分的体积:V空=V球-V实=40厘米3-20厘米3=20厘米3
答:这个铁球是空心的。铁球空心部分的体积为20厘米3。
点评:此题是一道典型的一题多解的题目,在今后的物理学习中还会常遇到。要做到一题多解,必须要在正确掌握基本概念,基本规律的同时,学会分析和解决物理问题的方法是非常重要的,在今后的物理学习中注意培养自己这方面的能力。在研究空心或实心问题中,用了三种方法,在这三种方法的比较中,如果今后只要求判断空心体还是实心体,用密度比较法直观简捷。若还要求出空心部分体积,则采用体积比较法比较简捷。
例5. 两个铁球的体积比是5:2,则它们的质量之比是多少?
分析与解:从题目可知两种物质的密度相同,1=2;V1/V2=5/2,由密度公式计算式=m/V可以看出,两球之间存在关系m1/V1=m2/V2 V1/V2=m1/m2,它们的质量之比与体积之比相同,均为5:2。
点评:求比值问题,是物理题中常见的题,在求解这一类型题目的方法步骤是:①写出物理量的基本计算式;②经过推导变换,列出待求物理量的关系式;③代入已知量,计算结果。
例6. 一个空瓶装满水时,瓶水总质量64克,装满煤油时,瓶油总质量是56克,求瓶的容积和质量。(煤=0.8×103千克/米3)
分析与解:本题涉及到三个隐含条件:V水=V瓶;V煤=V瓶;水已知。利用装满水,装满煤油的总质量,需要例出两组方程,然后再由m水=水V水代入方程则可求出未知数。
已知:m总1=64克 m总2=56克 水=1.0×103千克/米3 煤=0.8×103千克/米3
求:m瓶=? V瓶=?
解:∵m水+m瓶=64克 ① 水V瓶-煤V瓶=8克
m煤+m瓶=56克 ② V瓶=

(1.0克/厘米3-0.8克/厘米3)=8克
m=水V水=水V瓶 ③ ∴V瓶==40厘米3
将:①—②式

m水-m煤=64克-54克④
将③代入④
将V瓶代入③式
m水=水V瓶=1.0克/厘米3×40厘米3=40克
∴m瓶=64克-40克
=24克。
答:瓶子的容积为40厘米3,瓶子的质量为24克。

【课余思考】
1. 有一盒大头针,估计有几百枚,你能用一台天平很快地知道这盒大头针的确切数目吗?请叙述办法。
2. “铁比木头重”这句话对吗?为什么?
3. 质量相等的A、B两种液体,密度分别是A和B,则将它们混合,混合后的液体的密度是2AB /A+B,请你加以证明。

【同步练习】
一、选择题
1. 水在结冰时体积膨胀,则它的( )
A. 质量、体积都变大 B. 质量、密度都变大
C. 质量不变,密度变小 D. 质量不变,密度变大
2. 甲、乙、丙三个实心铁球,甲球的质量是乙球的2倍,乙球的体积是丙球的3倍,则下列说法正确的是( )
A. 甲球的密度最大 B. 乙球的密度最大
C. 丙球的密度最大 D. 三个球的密度相同
3. 三个相同的杯子,分别装有100克的盐水,酒精和水,比较它们的液面,液面最高的是( )
A. 盐水 B. 酒精 C. 水 D. 无法判断
4. 甲、乙两个物体,质量之比是3:1,体积之比是1:3,则甲、乙两个物体密度之比
是( )
A. 1:1 B. 1:3 C. 9:1 D. 1:9
5. 三个完全相同的杯子里面装有水,把质量相同的实心铜块、铁块、铝块依次放在甲、乙、丙三个杯子中,水面恰好相平,原来装水最多的杯子是( )
A. 甲杯 B. 乙杯 C. 丙杯 D. 原来装水一样多
6. 体积和质量都相等的铁球、铜球和铅球,已知铁<铜<铅,则下列说法中正确的是( )
A. 如果铁球是实心,则铜球和铅球一定是空心的
B. 如果铜球是空心的,则铁球和铅球一定是空心的
C. 如果铅球是空心的,则铁球和铜球一定是空心的
D. 三个球都可以做成空心的
二、填空题
1. 软木的密度是0.25×103千克/米3,它的意义是 。
2. 两金属球质量相等,体积不等,则密度较大的是 的金属球;体积相等、密度不等的两个金属球则质量较小的是 的金属球。
3. 甲醇的密度为0.80×103千克/米3,则4千克甲醇至少要用容量为1.241的瓶子 只才能装下。
4. 铜的密度是8.9×103千克/米3,某单位需要横截面积是5毫米2的铜线2500米,需购买这种铜线 千克。
5. 把质量相等的水和水银一起倒入横截面积为S的圆柱形容器中,它们的总高

度是73厘米,比时水柱的高度是 厘米。
三、计算题
1. 学校的一只铅球体积约0.52分米3,质量是4千克,已知铅的密度是11.3×103千克/米3,它是铅做的吗?通过计算证明。
2. 用同一个木模做成的两只铸模,分别浇铸铝锭和钢锭。已知铝=2.7×103千克/米3,钢=7.8×103千克/米3,若铝锭质量为10.8千克,则钢锭质量为多大?
3. 体积为20厘米3,质量为78克的空心铁球,其空心部分体积多大?若在空心部分灌满铅,总质量为多大(铅=11.3×103千克/米3,铁=7.8×103千克/米3)
4. 一个瓶子的质量是0.40千克,装满水时质量是0.90千克,装满另一种液体时的质量0.85千克,求另一种液体的密度。
5. 用盐水选种,要求盐水的密度为1.2×103千克/米3,现在配制了0.4升的盐水,称得其质量为0.52千克,配制的盐水是否符合要求(用计算的方法说明)?应加水还是加盐?加多少?
参考答案:
一、1. C 2. D 3. B 4. C 5. A、D
二、1. 每1米3软木的质量是0.25×103千克/米3 2. 体积较小;密度较小
3. 5 4. 111.25 5. 68(提示:h水+h水银=73厘米,h水/h水银=水银/水)
三、1. =7.7×103千克/米3,它不全是铅做的 2. 31.2千克 3. 10厘米3,191克 4. 0.9×103千克/米3(提示:先求出水的质量,进一步求它的体积,液体的体积跟水的体积相等) 5. 答:不符合要求,应加水,应加0.2千克的水。 (提示:设水的质量为m,则水的体积V=m/水,由m=V得到0.52千克+m=1.2×103千克/米3(0.4×103+m/水)。

【单元点评】
质量和密度是力学中的两个重要的物理量。质量是物体的一种属性,密度反映了物质的另一种特性。与前几章学习的物理现象相比,本章的内容属于基本概念,因此具有较高的学习要求。本章知识中,密度的应用是本章学习重点。正确理解密度概念和用密度知识分析解题是本章的难点。所以在学习中,在抓基本知识掌握的前提下,要注意培养自己分析问题和解决问题的能力。题目不必做得太多,关键要在理解的基础上,掌握方法和解题思路。

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