物理密度知识

题目

物理密度知识

答案

【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
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 ：
l g/cm3=1000kg/m3
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1.07 g/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“千克／米3”,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78×103千克／米3＝克／厘米3.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：1米3＝106厘米3,因此,7．8×10千克／米3＝7．8×103×（103／106）克／厘米3＝7．8克／厘米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“克／厘米3”,“千克／分米3”和“吨／米3”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＝7．8克／厘米3＝7．8千克／分米3＝7．8吨／米3.这个“7．8”就是课本上密度表中铁的密度值去掉103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3水的质量是1吨.
[编辑本段]【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.
[编辑本段]【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：
[编辑本段]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；
[编辑本段]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、细绳子
步骤：
1、用细绳系住小石块,用弹簧秤称出小石块的重力G；
2、将小石块浸没入水中,用弹簧秤称出小石的视重G/；
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G//.
计算表达：ρ=ρ水(G-G//)/(G-G/)
(注意:用此种方法的条件是:待测液体不溶于水,待测液体的密度小于水的密度)
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.
[编辑本段]【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.
[编辑本段]【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
[编辑本段]常见物质的密度
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/立方米）
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 8.90 59、62、65、68黄铜 8.50
铁 7.86 80、85、90黄铜 8.70
铸钢 7.80 96黄铜 8.80
工业纯铁 7.87 59-1、63-3铅黄铜 8.50
普通碳素钢 7.85 74-3铅黄铜 8.70
优质碳素钢 7.85 90-1锡黄铜 8.80
碳素工具钢 7.85 70-1锡黄铜 8.54
易切钢 7.85 60-1和62-1锡黄铜 8.50
锰钢 7.81 77-2 铝黄铜 8.60
15CrA铬钢 7.74 67-2.5、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 7.85 7-0.2、6.5-0.4、6.5-0.1、4-3锡青铜 8.80
纯铝 2.70 5-5-5铸锡青铜 8.80
铬镍钨钢 7.80 3-12-5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 8.90 LT1特殊铝 2.75
0.5铬青铜 8.90 工业纯镁 1.74
19-2铝青铜 7.60 6-6-3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 8.47 4-1铸造锌铝合金 6.90
1-3硅青铜 8.60 4-0.5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 8.60 4-4-2.5 锡青铜 8.75
金 19.30 5铝青铜 8.20
4-0.3、4-4-4锡青铜 8.90 变形镁 MB1 1.76
不锈钢 0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13 、Cr17Ni2、Cr18、9Cr18、Cr25、Cr28 7.75 MB2、MB8 1.78
Cr14、Cr17 7.70 MB3 1.79
0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni9 7.85 MB5、MB6、MB7、MB15 1.80
1Cr18Ni11Si4A1Ti 7.52 锻铝 LD8 2.77
不锈钢 1Crl8NillNb、Cr23Ni18 7.90 LD7、LD9、LD10 2.80
2Cr13Ni4Mn9 8.50 钛合金 TA4、TA5、TC6 4.45
3Cr13Ni7Si2 8.00 TA6 4.40
白铜 B5、B19、B30、BMn40-1.5 8.90 TA7、TC5 4.46
BMn3-12 8.40 TA8 4.56
BZN15-20 8.60 TB1、TB2 4.89
BA16-1.5 8.70 TC1、TC2 4.55
BA113-3 8.50 TC3、TC4 4.43
锻铝 LD2、LD30 2.70 TC7 4.40
LD4 2.65 TC8 4.48
LD5 2.75 TC9 4.52
防锈铝 LF2、LF43 2.68 TC10 4.53
LF3 2.67
硬铝 LY1、LY2、LY4、LY6 2.76
LF5、LF10、LF11 2.65 LY3 2.73
LF6 2.64 LY7、LY8、LY10、LY11、LY14 2.80
LF21 2.73 LY9、LY12 2.78
LY16、LY17 2.84
气体的密度 （单位：103千克/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