解讀“物質的密度”

在我們的生活和生產中，很多應用都與物質的密度有關，比如選擇制造飛機的材料、鑒別物質等，那么人們是如何根據密度知識來進行選擇材料、鑒別物質的？又是如何應用密度知識來解決實際問題的？讓我們一起走進密度的奇妙世界吧！

一、密度的概念

同種物質其質量和體積的比值是一定的，它的大小（即密度的大小）與質量和體積無關，是由物質本身的特性決定的，即單位體積某種物質的質量叫做這種物質的密度.

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

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

A． 不同物質的質量跟體積的比值是不同的

B． 甲物質的質量跟體積的比值比乙物質小

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： 對于同一種物質而言，它的密度一定，質量和體積的比值也是一定的；而對于不同的物質，種類不同，密度不同，質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、密度的計算

密度的公式是ρ= ，用密度的公式可計算出物質的密度，與密度表比較可鑒別物質；其變形公式是m=ρV和V= ，可用來分別測算物體的質量和體積.

注意：關于密度的計算公式ρ= 的理解，不要只從數學公式的形式上考慮，而要從物理量的概念出發，去認識它和理解它，顯然不能說“密度與質量成正比，與體積成反比”，因為密度是由物質本身的特性決定的.

例2 （2007年江西中考題）黃金周期間，征征和媽媽到無錫旅游，買了一只宜興茶壺，如圖2所示.她聽說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，于是她用天平測出壺蓋的質量為44.4 g，再把壺蓋放入裝滿水的溢水杯中，并測得溢出水的質量是14.8 g.

（1） 請你幫征征算出這種材料的密度是多少.

（2） 若測得整個空茶壺的質量為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、物質密度的測量

測量物質密度的原理是密度公式ρ= ，簡單地說就是要分別測量物質的體積和質量.

（1） 量筒（或量杯）是用來測定液體體積的儀器.利用排液法也可以間接測定固體的體積，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水的體積，也就是物體的體積.讀數時要注意兩點：① 將量筒（或量杯）置于水平桌面上；② 觀察時視線應與筒內液體的凸面頂部（如水銀等）或凹面底部（如水等）相平.

（2） 測固體的密度時，一定要先測質量后測體積，防止水沾在物體上導致測量質量出現較大誤差.測量液體的密度時，不要把液體全部倒入量筒中，而是倒入一部分.因為全部倒入，容器內總會有剩余液體，測量結果會不準確.而將容器內部分液體倒入量筒中，使所求液體質量中排除了容器中剩余液體的質量，而所測液體體積中也排除了容器中剩余液體的體積，即所測液體的質量和體積是對應的，測得的密度更接近真實值.

例3 （2007年廣東中考題）實驗：測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，然后調節，使天平橫梁平衡.

（2） 進行下列實驗操作：

A． 用天平測量燒杯和剩余食用油的總質量m1；

B． 將待測食用油倒入燒杯中，用天平測出燒杯和食用油的總質量m2；

C． 將燒杯中食用油的一部分倒入量筒，測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）.

（3） 現已測出m1是110 g，根據圖3中的示數，算出這種食用油的密度是.

分析與解答： 在調節天平橫梁平衡時，應先把天平放在水平桌面上，將游碼移至零刻度處，然后調節橫梁右端的平衡螺母，使天平橫梁平衡.在測量液體密度時，為了防止所測液體的質量或體積存在誤差，應按照B、C、A的順序進行操作.根據圖3中的示數，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、密度與社會生活

密度在我們的生活中應用比較廣泛，比如雞尾酒是根據各色酒密度的不同進行調配的.還可利用密度鑒別物質：先測量物質的密度，然后和密度表中密度值比較，確定物質的種類或純度等.另外，當外部條件變化時，密度這種特性也發生改變.溫度變化時，物體的體積一般會熱脹冷縮，而質量不變，故密度改變.但也有特殊的情況，例如水在4 ℃時，體積最小，密度最大；當溫度在4 ℃以上增大時，體積隨之增大，密度減小；溫度在4 ℃以下減小時，體積也隨之增大，密度減小.物質由一種狀態變為另一種狀態時，體積一般會改變，所以密度也會發生改變.例如水凝固成冰后質量不變，體積變大，密度變小.

例4 （2007年成都中考題）工廠生產的酒精（ ρ酒精=0.8 g/cm3）含水量不得超過10%.質檢員抽出甲、乙、丙、丁四瓶樣本，測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，其中合格產品是（按質量計算）（）.

A． 只有甲B． 甲、乙C． 甲、乙、丙D． 甲、乙、丙、丁

分析與解答： 工廠生產的酒精（ρ酒精=0.8 g/cm3）含水量不得超過10%，則含水量超過10%的酒精是不合格產品.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，所以其中合格產品是甲、乙.

答案：B

練習

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

A． 質量不變，水的體積為90 cm3

B． 質量變大，水的質量為100 g

C． 質量不變，水的體積為100 cm3

D． 質量變小，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10 m、寬8 m的倉庫中堆了1 m厚的菜籽，王叔請小燕幫他估算這些菜籽質量.小燕將菜籽樣品帶到學校，進行下面的實驗：

a． 將托盤天平放到水平臺上，把，再調節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，結果如圖4所示，菜籽質量為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． 計算出菜籽密度為kg/m3，王叔家倉庫菜籽總質量為kg.

參考答案 1． A 2． 游碼移到標尺左端零刻度處 72 水平

0.9×103 7.2×10 4

責任編輯/姜明長

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”