【密度的概念】
在物理学中,把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。
1、某种物质的质量和其体积的比值,即单位体积的某种物质的质量,叫作这种
物质密度。符号ρ。国际主单位为单位为千克/米^3,常用单位还有克/厘米^3。
其数学表达式为ρ=m/V。在国际单位制中,质量的主单位是千克,体积的主单位
是立方米,于是取1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平
均密度”。
2、密度的物理意义。用水举例,水的密度在4℃时为10^3千克/米^3或1克/立
方厘米(1.0×10^3kg/m^3,)物理意义是:每立方米的水的质量是1.0×10^3千克。
地球的平均密度为5.5×10^3千克/米^3。
标准状况下干燥空气的平均密度为0.001293×10^3千克/米^3。
常见的非金属固体、金属、液体、气体的密度:(单位:千克/米^3)金:19.3×
10^3银:10.5×10^3钢,铁:7.9×10^3
铅:11.3×10^3铜:8.9×10^3铝:2.7×10^3干松木:0.5×10^3水银:13.6×
10^3硫酸:1.84×10^3植物油0.9×10^3
煤油,酒精0.8×10^3汽油:0.71×10^3二氧化碳:1.98氧:1.43空气:1.29
一氧化碳:1.25氦:0.18氢:0.09
纯水:1.0x10^3海水:1.03x10^3砖:(1.4~2.2)x10^3蜡:0.9x10^3
3.是指在规定温度下,单位体积内所含物质的质量数,以kg/m^3(读作千克每
立方米)或g/cm^3(读作克每立方厘米)表示。主要用在换算数量与交货验收的计
量和某些油品的质量控制,以及简单判断油品性能上。
4.在印刷术语中,反射密度指一种表面的遮光能力;透射密度指一种过滤器的遮
光能力。
5.感光材料的密度是指其经曝光显影后,影像深浅的程度。如胶片,画面愈是透
明的地方,密度愈小;反之,愈是不透明的地方,其密度愈大。
密度是反映物质特性的物理量,物质的特性是指物质本身具有的而又能相互区别
的一种性质,人们往往感觉密度大的物质“重”,密度小的物质“轻”一些,这里的“重”
和“轻”实质上指的是密度的大小。
:质量是物体所含物质的多少。所含物质减少,所以质量减少。密度是物质的一
种特性,它不随质量、体积的改变而改变,同种物质的密度不变。
密度是物质的一种特性,它只与物质的种类有关,与质量、体积等因素无关,不
同的物质,密度一般是不相同的,同种物质的密度则是相同的。
密度的公式:ρ=m/V(ρ表示密度、m表示质量、V表示体积)
正确理解密度公式时,要注意条件和每个物理量所表示的特殊含义。从数学的角
度看有三种情况:
(1)ρ一定,m和V成正比;
(2)m一定时,ρ与V成反比;
(3)V一定时,ρ与m成正比。
结合物理意义,三种情况只有(1)的说法正确,(2)(3)都是错误的。因为同种
物质的密度是一定的,它不随体积和质量的变化而变化,所以在理解物理公式时,不
可能脱离物理事实,不能单纯地从数学的角度理解物理公式中各量的关系
5.国际单位制中密度的单位是:千克/米³。正确读法为千克每立方米,
符号kg/m³,常用的单位是克/厘米³,正确读法是克每立方厘米,符号
为g/cm³。
它们之间的换算关系:
lg/cm3=1000kg/m³
例如水的密度是1000kg/m,也就是1g/cm
6.水的密度值为1000kg/m³
它的物理意义是体积为1立方米水的质量为1000kg.
7.根据密度公式的变形式:m=vρ或,v=m/ρ可以计算出物体的质量和体积,
特别是一些质量和体积不便直接测量的问题,如计算不规则形状物体的体积、纪念碑
的质量等。密度是物质的特性之一,每种物质都有一定的密度,不同物质的密度一般
是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是是测定待测物质的密度,把测
得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较,就可以鉴别物体是什么物质做成的。
8.利用密度知识解决简单问题,如判断物体是否空心,用“分析法”解决一些较为
复杂的问题。
判定物体是空心的还是实心的,一般有以下三种方法:
(1)提据公式,求出其密度,再与该物质密度ρ比较,若<ρ,则为空心,
若=ρ,为实心。
(2)已知质量,由公式V=m/ρ,求出V,再与V物比较,若V物>V,则
为空心,若V=V物,则该物体为实心。
(3)把物体当作实心物体对待,利用,求出体积为v的实心物体的质量,然
后将m与物体实际质量m物比较,若m>m物时,则该物体为空心,若m=m物,则
该物体为实心。
9.人体的密度仅有1.07g/cm³,竟然只比水的密度多出一些,所以学游
泳应该不会太难吧!汽油的密度比水小,所以你知道为什么在路上看到的油渍,都
会浮在水面上了吧。海水的密度大于水,人体在海水中比较容易浮起来。
水的密度竟然大于冰,你现在就去冰箱里拿一些冰块,把它丢在半杯水中,看看
冰块是浮着呢?还是沉下。物质的密度会受温度的影响而改变。一般而言,物质的质
量不受温度影响,但是体积会热胀冷缩。所以温度上升时体积膨胀,密度相对就变小
了。相反的,物质在温度下降时体积缩小,密度会变大。不过水是例外,因为水的密
度在4℃时最大,水温只要从4℃上升或下降,密度都会变小。也就是说4℃的水,
体积在受热时也膨胀、冷却时也膨胀。所以水总是由表面开始结冰,密度最大的4℃
的水会沉入最底层。这个性质非常重要,在严寒的冬天,虽然水的表面已结冰,但在
湖泊的底层仍维持4℃左右,使水中的生物可安然度过冬天。
10.密度是物质的一种重要特性。根据密度的大小,人们可以鉴别物质;选择密
度不同的物质,可以满足制造的不同需要;通过测定密度,科学研究中还可能发现其
他新物质。
11.密度在国际单位制中的主单位是“kg/m³”,这是绝大多数同学都能够掌
握的,但是要换算单位,不少同学却感到困难了。例如:铁的密度是7.8×10^3kg/m
³=g/cm³。这个问题可以利用单位换算中的基本方法来解决,那就是分
子里的单位变小多少倍,换算后的数值就变大多少倍:1千克=10^3克;分母中的单
位变小多少倍,换算后的数值要变小多少倍:1m³=10^6cm³,因此,7.8
×10^3kg/m³=7.8×10^3×(10^3/10^6)g/cm³=7.8g/cm&sup
3;;根据这种换算方法;分析一下可以得出密度的单位有一个规律,即:对于某种物
质的密度,在分别用“g/cm³”,“kg/dm³”和“t/m³”来做单位时,
它们的数值是相同的。例如,铁的密度,按照这个规律可知:ρ水=7.8g/cm&su
p3;=7.8kg/dm³=7.8t/m³。这个“7.8”就是课本上密度表中铁的密
度值去掉10^3得到的。记住这个规律,不但给密度单位的换算带来很大的方便,而
且使一些涉及密度计算的问题变得简单。例如用这种方法来记算水的质量,就是1厘
米³(毫升)水的质量是1克,1分米³(升)水的质量是1千克,1米&s
up3;水的质量是1吨。
12.密度是物质的一种特性,与物质的质量体积大小无关。
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【密度的应用】
密度在生产技术上的应用,可从以下几个方面反映出来。
1.可鉴别组成物体的材料。
密度是物质的特性之一,每种物质都有一定的密度,不同物质的密度一般是不同。
因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是是测定待测物质的密度,把测得的密度
和密度表中各种物质的密度进行比较,就可以鉴别物体是什么物质做成的。
2.可计算物体中所含各种物质的成分。
3.可计算某些很难称量的物体的质量或形状比较复杂的物体的体积。
根据密度公式的变形式:m=vρ或,v=m/ρ可以计算出物体的质量和体积,特别
是一些质量和体积不便直接测量的问题,如计算不规则形状物体的体积、纪念碑的质
量等。
4.可判定物体是实心还是空心。
利用密度知识解决简单问题,如判断物体是否空心,用“分析法”解决一些较为复
杂的问题。
判定物体是空心的还是实心的,一般有以下三种方法:
(1)提据公式,求出其密度,再与该物质密度ρ比较,若>ρ,则为空心,
若=ρ,为实心。
(2)已知质量,由公式V=m/ρ,求出V,再与V物比较,若V物>V,则
为空心,若V=V物,则该物体为实心。
(3)把物体当作实心物体对待,利用,求出体积为v的实心物体的质量,然
后将m与物体实际质量m物比较,若m>m物时,则该物体为空心,若m=m物,则
该物体为实心。
5.可计算液体内部压强以及浮力等。
综上所述,可见密度在科学研究和生产生活中有着广泛的应用。对于鉴别未知物
质,密度是一个重要的依据。“氩”就是通过计算未知气体的密度发现的。经多次实验
后又经光谱分析,确认空气中含有一种以前不知道的新气体,把它命名为氩。在农业
上可用来判断土壤的肥力,含腐殖质多的土壤肥沃,其密度一般为2.3×103千克/米3。
根据密度即可判断土壤的肥力。在选种时可根据种子在水中的沉、浮情况进行选种:
饱满健壮的种子因密度大而下沉;瘪壳和其他杂草种子由于密度小而浮在水面。在工
业生产上如淀粉的生产以土豆为原料,一般来说含淀粉多的土豆密度较大,故通过测
定土豆的密度可估计淀粉的产量。又如,工厂在铸造金属物之前,需估计熔化多少金
属,可根据模子的容积和金属的密度算出需要的金属量。
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【测物体密度的方法】
测量物体密度的方法多种多样,可开发学生思维,本人归纳总结出以下几种测量
方法:
首先使用天平测出质量,然后使用量筒测出体积,最后使用公式得出密度。
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一、测固体密度
基本原理:ρ=m/V:
1、称量法:
器材:天平、量筒、水、金属块、细绳
步骤:
1、用天平称出金属块的质量;
2、往量筒中注入适量水,读出体积为V1,
3、用细绳系住金属块放入量筒中,浸没,读出体积为V2。
计算表达式:ρ=m/(V2-V1)
2、比重杯法:
器材:烧杯、水、金属块、天平、
步骤:
1、往烧杯装满水,放在天平上称出质量为m1;
2、将金属块轻轻放入水中,溢出部分水,再将烧杯放在天平上称出质量为m2;
3、将金属块取出,把烧杯放在天平上称出烧杯和剩下水的质量m3。
计算表达式:ρ=ρ水(m2-m3)/(m1-m3)
3、阿基米德定律法:
器材:弹簧秤、金属块、水、细绳
步骤:
1、用细绳系住金属块,用弹簧秤称出金属块的重力G;
2、将金属块完全浸入水中,用弹簧秤称出金属块在水中的视重G/;
计算表达式:ρ=Gρ水/(G-G)
4、浮力法(一):
器材:木块、水、细针、量筒
步骤:
1、往量筒中注入适量水,读出体积为V1;
2、将木块放入水中,漂浮,静止后读出体积V2;
3、用细针插入木块,将木块完全浸入水中,读出体积为V3。
计算表达式:ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)
5、浮力法(二):
器材:刻度尺、圆筒杯、水、小塑料杯、小石块
步骤:
1、在圆筒杯内放入适量水,再将塑料杯杯口朝上轻轻放入,让其漂浮,用刻度
尺测出杯中水的高度h1;
2、将小石块轻轻放入杯中,漂浮,用刻度尺测出水的高度h2;
3、将小石块从杯中取出,放入水中,下沉,用刻度尺测出水的高度h3.
计算表达式:ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)
6、密度计法:
器材:鸡蛋、密度计、水、盐、玻璃杯
步骤:
1、在玻璃杯中倒入适量水,将鸡蛋轻轻放入,鸡蛋下沉;
2、往水中逐渐加盐,边加边用密度计搅拌,直至鸡蛋漂浮,用密度计测出盐水
的密度即等到于鸡蛋的密度;
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二、测液体密度
1、称量法:
器材:烧杯、量筒、天平、待测液体
步骤:
1、用调好的天平称出烧杯和待测液体的总质量M1;
2、将烧杯中的液体(适量)倒入量筒中,用天平测出剩余液体和烧杯的总质量
M2;
3、读出量筒中液体的体积V。
计算表达:ρ=(M1-M2)/V
2、比重杯法
器材:烧杯、水、待液体、天平
步骤:
1、用天平称出烧的质量M1;
2、往烧杯内倒满水,称出总质量M2;
3、倒去烧杯中的水,擦干,往烧杯中倒满待测液体,称出总质量M3。
计算表达:ρ=ρ水(M3-M1)/(M2-M1)
3、阿基米德定律法:
器材:弹簧秤、水、待测液体、小石块或金属块、细绳子
步骤:
1、用细绳系住小石块金属块,用弹簧秤称出小石块或金属块的重力G;
2、将小石块或金属块浸没入水中,用弹簧秤称出小石块或金属块的视重G1;
3、将小石块浸没入待测液体中,用弹簧秤称出小石块的视重G2。
计算表达:ρ=ρ水(G-G2)/(G-G1)
(注意:用此种方法的条件是:小石块或金属块不溶于待测液体,或与之发生反应,
待测液体的密度小于小石块或金属块的密度)
4、密度计法:
器材:密度计、待测液体
方法:将密度计放入待测液体中,直接读出密度。
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【对于实物微粒,密度ρ的含义】
量子力学明确指出,对于实物微粒,密度ρ的含义是该粒子在空间任一微小区域
(数学术语是“体积元”)里出现的概率,即概率密度。
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【密度与浮力的关系】
一、物体在水中
ρ物体<ρ水,物体漂浮(或上浮)
ρ物体=ρ水,物体悬浮
ρ物体>ρ水,物体沉底(或下沉)
二、对于任何液体
ρ物体<ρ液,物体漂浮(或上浮)
ρ物体=ρ液,物体悬浮
ρ物体>ρ液,物体沉底(或下沉)
三、当ρ物体≤ρ液时(物体漂浮或悬浮)
物体在水中的体积:物体的体积=ρ物体:ρ液
当ρ物体=ρ水(物体悬)浮时,物体在水中的体积:物体的体积=1:1
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常见物质的密度(单位:千克/米^3)
水银13.6×10³
铅11.3×10³
铜8.9×10³
铁7.9×10³
常用物质密度表(1g/cm³=1000kg/m³=1吨/m³)
材料名称密度(g/cm3)材料名称密度(g/cm³)
水1.00玻璃2.60
冰0.92铅11.40
银10.50酒精0.79
水银(汞)13.60汽油0.75
灰口铸铁6.60-7.40软木0.25
白口铸铁7.40-7.70锌7.10
可锻铸铁7.20-7.40纯铜材8.90
铜8.9059、62、65、68黄铜8.50
铁7.8680、85、90黄铜8.70
铸钢7.8096黄铜8.80
工业纯铁7.8759-1、63-3铅黄铜8.50
普通碳素钢7.8574-3铅黄铜8.70
优质碳素钢7.8590-1锡黄铜8.80
碳素工具钢7.8570-1锡黄铜8.54
易切钢7.8560-1和62-1锡黄铜8.50
锰钢7.8177-2铝黄铜8.60
15CrA铬钢7.7467-2.5、66-6-3-2、60-1-1铝黄铜8.50
20Cr、30Cr、40Cr铬钢7.82镍黄铜8.50
38CrA铬钢7.80锰黄铜8.50
铬、钒、镍、钼、锰、硅钢7.857-0.2、6.5-0.4、6.5-0.1、4-3锡青铜8.80
纯铝2.705-5-5铸锡青铜8.80
铬镍钨钢7.803-12-5铸锡青铜8.69
铬钼铝钢7.65铸镁1.80
含钨9高速工具钢8.30工业纯钛(TA1、TA2、TA3)4.50
含钨18高速工具钢8.70超硬铝2.85
0.5镉青铜8.90LT1特殊铝2.75
0.5铬青铜8.90工业纯镁1.74
19-2铝青铜7.606-6-3铸锡青铜8.82
9-4、10-3-1.5铝青铜7.50硅黄铜、镍黄铜、铁黄铜8.50
10-4-4铝青铜7.46纯镍、阳极镍、电真空镍8.85
高强度合金钢`7.82镍铜、镍镁、镍硅合金8.85
轴承钢7.81镍铬合金8.72
7铝青铜7.80锌锭(Zn0.1、Zn1、Zn2、Zn3)7.15
铍青铜8.30铸锌6.86
3-1硅青铜8.474-1铸造锌铝合金6.90
1-3硅青铜8.604-0.5铸造锌铝合金6.75
1铍青铜8.80铅和铅锑合金11.37
1.5锰青铜8.80铅阳极板11.33
5锰青铜8.604-4-2.5锡青铜8.75
金19.305铝青铜8.20
4-0.3、4-4-4锡青铜8.90变形镁MB11.76
不锈钢0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr17Ni2、Cr18、9Cr18、C
r25、Cr287.75MB2、MB81.78
Cr14、Cr177.70MB31.79
0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni97.85MB5、MB6、MB7、MB1
51.80
1Cr18Ni11Si4A1Ti7.52锻铝LD82.77
不锈钢1Crl8NillNb、Cr23Ni187.90LD7、LD9、LD102.80
2Cr13Ni4Mn98.50钛合金TA4、TA5、TC64.45
3Cr13Ni7Si28.00TA64.40
白铜B5、B19、B30、BMn40-1.58.90TA7、TC54.46
BMn3-128.40TA84.56
BZN15-208.60TB1、TB24.89
BA16-1.58.70TC1、TC24.55
BA113-38.50TC3、TC44.43
锻铝LD2、LD302.70TC74.40
LD42.65TC84.48
LD52.75TC94.52
防锈铝LF2、LF432.68TC104.53
LF32.67
硬铝LY1、LY2、LY4、LY62.76
LF5、LF10、LF112.65LY32.73
LF62.64LY7、LY8、LY10、LY11、LY142.80
LF212.73LY9、LY122.78
LY16、LY172.84
气体的密度(单位:千克/米3)
氢气
0.00009
氦气
0.00018
氖气
0.00090
氮气
0.00125
氧气
0.00143
氟气
0.001696
氩气
0.00178
臭氧(O3)
0.00214
氨气
0.00077
氙气
0.00589
氡气
0.00973
煤气
0.00060
一氧化碳
0.00125
氯气
0.00321
溴
0.00714
空气
0.00129
氯化氢
0.00164
甲烷
0.00078
氧化氮
0.00134
硫化氢
0.00154
乙炔
0.00117
乙烷
0.00136
二氧化碳
0.00198
本文发布于:2022-11-13 04:52:25,感谢您对本站的认可!
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