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第11章 多彩的物质世界
[来源:zzstep.com]
【中考透视】
近几年来,对物体质量进行估计、用天平称质量与测算密度的实验题的结合、操作天平是中考的热点,另外中考中也常把后面将会学习到的液体的压强、浮力等内容综合起来[来源:中国教育出版网zzstep.com]进行考查.今后中考中也易出综合性考查题.本章主要围绕原子结构、物质的组成和质量、密度的概念、物质密度的测定等相关知识进行命题.对本章的单独考查,一是考查基础知识的掌握程度;二是考查探究实验的操作技能和综合能力;三是考查应用公式计算的基本[来源:中|国教|育出|版网]技能.题型以填空题、选择题、计算题、实验探究题为主,试题难度以中等为主.
【知识网络图示】
宇宙
多彩的物质世界
宇宙是由物质组成的[来源:中。教。网z。z。s。tep]
宇宙和微观世界
银河系与恒星;太阳系与行星;地球和月球
物质是由分子组成的
微观世界
固态、液态、气态物质分子的组成特点[来源:z&zs&tep.com]
分子是由原子组成的
原子核
原子结构
质子
中子[来源:中_国教_育出_版网]
核外电子
概念:物体所含物质的多少
质量(物体的属性)
单位:千克(kg),克(g),毫克(mg),吨(t)[来源:中国教育出版网zzstep.com]
测量
工具:天平等
天平的使用
调节天平
使用规则[来源:z#zs#tep.com]
概念:单位体积的某种物质的质量(密度是物质的特性),叫这种物质的密度
公式:ρ=
单位:kg/m3和g/m3,1 g/cm3=103 kg/m3[来源:中,国教,育出,版网]
鉴别物质,判断空心和实心
多彩的物质世界
密度的应用
计算质量m=ρV
密度
计算体积V=[来源:中+国教+育出+版网]
天平的使用与质量的测量
密度的测量
量筒的使用与体积的测量及体积单位
测密度的原理:ρ=[来源:中国教育出版网zzstep.com]
一般物体都具有热胀冷缩的性质;密度随温度
密度与社会生活
密度与温度
升高而减小
水在0~4℃反常膨胀[来源:z#zs#tep.com]
4℃时水的密度最大
密度与物质鉴别
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【名师解读】[来源:z,zs,tep.com]
一、知识性专题
专题1 密度值的应用问题
例1 质量是200g的瓶子,盛满水后的质量是1.2kg,若用这个瓶子盛满某种液体时[来源:中。国教。育出。版网],瓶子和液体的总质量是13.8 kg,请你通过计算确定这是哪种液体.
解:m水=m水+瓶-m瓶=1.2 kg-0.2 kg=1.0 kg,
m液=m液+瓶-m瓶=13.8 kg-0.2 kg=13.6 kg,[来源:zzstep.com]
V水=V液,
由密度公式ρ=得
V水= =1.0×10-3m3,[来源:z_zs_tep.com]
ρ液==13.6×103kg/m3,
查密度表可知,这种液体是水银,
【解题策略】要判断这是何种液体,只要算出它的密度值,查密度表即可.这需要[来源:中|教|网z|z|s|tep]知道这种液体的质量和体积,液体的质量等于液体和瓶的总质量减去瓶的质量;液体的体积就等于瓶的容积,这可以利用水的质量和密度求得.
例2 一个体积为20cm3、质量是89g的空心铜球,若将其空心部分铸满铅,该球的[来源:z*zs*tep.com]总质量是多大?( ρ铜=8.9×103kg/m3,ρ铅=11.3×103kg/m3)
解:此球所需铜的体积V铜==l0cm3,
空心部分体积V空=V球-V铜=20 cm3-10 cm3=10 cm3,[来源:中§国教§育出§版网]
铅的质量m铅=ρ铅V空=11.3 g/cm3×10cm3=113 g,
球的总质量m总=m球+m铅=89 g+113 g=202 g.
【解题策略】 球的总质量等于铜的质量加上空心部分铸满的铅的质量,本题的关键[来源:z_zs_tep.com]是把球的空心部分体积求出来.对于此类题我们采用框架图来分析,思路会更清晰些.如图11-44所示,从所求出发,找出每一个相关的量.
[来源:中§国教§育出§版网]
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专题2 与密度有关的混合问题[来源:z_zs_tep.com]
例3 农民用盐水选种,既可靠又简便易行,要求盐水的密度是1.1× 103 kg/m3,现在配制0.5 dm3的盐水,称其质量为0.6 kg,这样的盐水是否符合要求?如不符合要求,应如何配制?[来源:zzstep.com]
解:由公式ρ=得ρ===1.2×l03kg/m3.
∵1.2×103kg/m3>1.1×103kg/m3,∴不符合要求,应加水.
设应加水的质量为m′,[来源:中#教#网z#z#s#tep]
那么ρ标准=,
代入已知量整理得m′=0.5 kg,即应加水0.5 kg.
【解题策略】 配制盐水可看成将盐跟纯水混合在一起,判定已配好的盐水是否符合[来源:z_zs_tep.com]要求,可根据密度来判定,若盐水密度大于给定标准,应该加水才行;若盐水密度小于给定标准,则应加盐,故应先求盐水密度.
例4 某工厂生产的酒精,厂内质检的标准是含水量超过l0%为不合格产品,为把好[来源:中&国教&育出&版网]质量关,又让基层质检员易于操作,技师将标准换算成以密度来表示,那么合格产品的密度应在什么范围内?产品密度较大时,是含水少了还是含水多了?
解:设产品中含水恰为10%(即产品的总质量中有10%是水).[来源:z+zs+tep.com]
由ρ===g/cm3=0.82g/cm3.
由于ρ酒=0.82 g/cm3,所以0.8 g/cm3<ρ合格产品≤0.82 g/cm3.
如果产品密度大于0.82 g/cm3,一定是含水过多,不合格.[来源:中&国教&育出&版网]
【解题策略】 酒精内含水,我们变通理解为纯水和纯酒精的混合物,实际是液体混合的有关计算,由于纯酒精的密度是0.8 g/cm3,水的密度为1.0 g/cm3,因此产品中含水越多,密度越接近水的密度,就是说产品密度越大时,含水越多,超过某定值就是[来源:z+zs+tep.com]不合格产品.
专题3 测量密度的方法
1.天平、排水法测固体密度[来源:中#国教#育出#版网]
【专题解读】用天平测几次质量,用“排水”法转换成算出体积,然后由密度公式ρ=求解密度.此类题没有量筒,无法直接测体积,用“排水转换法”.这种方法是常规天平、量筒法的派生.[来源:中教网]
例5 试用盛满水的烧杯、调节好的天平和砝码、细线,来测量一块石头的密度,要求根据测量的步骤,分别用适当的符号表示要测的物理量.最后用测出的物理量写出石头密度的表达式.[来源:z+zs+tep.com]
分析 先用天平测出石头的质量,然后把烧杯装满水,利用排水法,测两次质量,求出石头体积,进而求密度.
答案:方法一:(1)用天平测出石头的质量m;(2)在烧杯中装满水,用天平测出总[来源:中#国教#育出#版网]质量为m1
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;(3)用细线系住石头放入水中浸没,溢出部分水,取出石头,再用天平称出此时烧杯和剩余水的总质量为m2,则石头的体积为V=V溢水=
石头密度为ρ==·ρ水.[来源:z.zs.tep.com]
方法二:(1)用天平称出石头的质量m;(2)在烧杯里装满水,用天平称出总质量为m1;(3)将石头浸没水中,部分水溢出,不取出石头再用天平称出此时总质量为 m2,则石头的体积V=V溢水=.[来源:中教网]
石头密度为ρ==·ρ水
【解题策略】 此题是测密度大于水的固体的密度.给出的实验器材如果没有量筒,则对于密度大于水的固体(如金属块、一串钥匙等等),可采用用天平称几次质量、满杯排水法[来源:zzstep.com]转换测出体积,最后利用ρ=求解密度.
2.天平、满杯法测液体密度
例6 没有量筒,只有一个空瓶、一台天平(含砝码)、足够多的水,利用这些东西能[来源:中教网]测出食用油的密度是多少吗?(已知ρ水=1.0×103kg/m3)要求:
(1)写出实验步骤.
(2)推导出计算食用油密度的公式.[来源:中国教育出版网zzstep.com]
分析 先用天平称空瓶的质量,再在空瓶中装满水用天平称质量,求出瓶子容积;再在空瓶中装满油,用天平称质量,求出油的质量,由ρ=求解密度.
答案:(1)实验步骤:①用天平称出空瓶质量m1;②在瓶中装满水,用天平称出瓶和[来源:中教网]水的总质量m2;③倒出瓶中的水,擦干,在瓶中装满食用油,用天平称出瓶和食用油的总质量m3
(2)推导过程:①满瓶水的质量m水=m2-m1;②满瓶水的体积,即瓶子的容积V =V水[来源:中国教育出版网zzstep.com]=;③满瓶食用油的质量m油=m2-m1;④食用油的密度ρ油=
.
【解题策略】 这是测液体的密度时,在只有天平没有量筒的情况下,用天平测几次[来源:中*国教*育出*版网]质量,用满杯排水法转换测出待测液体的体积,由公式ρ=求解密度.
3.标记法
例7 给你如下器材:天平、烧杯、适量的水、牛奶、细线,请设计实验测量牛奶的[来源:z。zs。tep.com]密度,要求写出实验步骤及牛奶密度的表达式.
分析 题中器材给出细线,是做标记用的,可在烧杯外壁做记号,标出液面的位置.用天平称两次质量即可得到牛奶的质量.此题关键是牛奶的体积,可用细线做记号,使牛奶
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[来源:中,国教,育出,版网]与水的体积相等,利用等量转换法,求出水的体积即为牛奶体积.水的体积需用天平称两次质量求出水的质量,利用V水=即可求得.
答案:步骤:(1)用调节好的天平测出空烧杯的质量m;(2)在烧杯中装入适量的水[来源:zzstep.com],用细线在水面处做标记,用天平称出烧杯和水的总质量m1;(3)倒出水,擦干烧杯,再向烧杯内倒入牛奶直至标记处,用天平称出烧杯和牛奶的总质量m2.
牛奶密度表达式:ρ牛奶= .[来源:中教网]
【解题策略】 此题测液体密度,标记的目的是使所测液体的体积与水的体积相等,这种标记法是满杯法的迁移.做记号的物体除了用细线还可以用笔.
4.替代法[来源:中国教育出版网zzstep.com]
【专题解读】 实验替代法是灵活解决实验问题的一种测量方法.当所给器材不足时,就可利用替代物或替代工具、替代元件作替代.
例8 在做测物体密度的实验时,老师在实验桌上给同学们摆放上一架天平,一个量筒[来源:中.教.网z.z.s.tep],两个完全相同的烧杯,一些水和一些小金属球,让同学们利用这些器材测出小金属球的密度.细心的小明发现老师没给砝码,一问才知道老师是故意不给的.小明想了想,举手向老师要了一支滴管,就动手做起实验,并很快得出结果,你能替小明说说他是怎样测出小[来源:zzstep.com]金属球密度的吗?
分析 没有砝码,显然无法用天平称出质量.天平能够称出质量是因为左右盘物体质量相等,我们可以利用天平的这种特点,将右盘中的砝码用水来替代,只要天平平衡,则左[来源:中*国教*育出*版网]盘中金属球的质量就等于右盘中水的质量,水的质量虽也无法测出,但可用量筒测出体积,ρ水已知,即可算出质量,金属球的体积可用“排水法”测出,金属球密度进而由ρ=可求解.[来源:中国教育出版网zzstep.com]
答案:步骤:(1)调节天平使之横梁平衡,将两个完全相同的烧杯分别放于天平的左、右盘中,一个烧杯中放入适量的金属球,另一个烧杯中放入水,使天平再次平衡,则m球= m水;(2)将烧杯里的水倒入量筒中,记下水的体积为V1,则m球=m水=ρ水V1;(3)将烧杯[来源:中教网]里的金属球倒入量筒的水中,使之能够浸没,记下总体积为V2,则金属球的体积V球=V2-V1;(4)求解金属球密度ρ球=.
【解题策略】 此题用替代物替代了砝码来测质量. [来源:中教网]
5.天平、刻度尺法
【专题解读】 此方法适用于形状规则的固体,如正方体、长方体、圆柱体等.用天平称其质量,用刻度尺测其体积,由ρ=求解其密度.[来源:z*zs*tep.com]
例9 为了测一个长方体塑料块的密度(其密度小于水的密度),现有器材如下:天平、刻度尺,写出具体实验步骤,并写出其密度表达式.
分析 长方体的体积公式为:体积=长×宽×高,用天平称质量,由ρ=即可求[来源:zzstep.com]出密度.
答案:步骤:(1)用天平称出塑料块的质量为m;(2)用刻度尺分别测出此塑料块的长a
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,宽b,高c,则体积V=a·b·c,密度表达式ρ==.[来源:中*国教*育出*版网]
【解题策略】 天平、刻度尺法比较适用于形状规则的固体,综合运用了物理与数学知识.
二、规律方法专题[来源:zzstep.com]
专题4 判断物体是实心的还是空心的三种方法
【专题解读】 判断物体是实心的还是空心的有如下三种方法:
(1)根据公式ρ物体=,求出ρ物体,再与该物质密度ρ比较;若ρ物体<ρ,则为[来源:zzstep.com]空心的;若ρ物体=ρ,则为实心的.
(2)把物体作为实心物体对待,利用公式m=ρ·V,求出体积为V的实心物体的质量m,然后将m与m物体比较,若m>m物体,则该物体为空心的;若m=m物体,则该物体为实心的. [来源:中国教育出版网zzstep.com]
(3)把物体作为实心物体对待,根据公式V=,求出V,再与V物体比较,若V<V物体,则该物体为空心的;若V=V物体,则该物体为实心的.[来源:中国教育出版网zzstep.com]
例10 铝球的体积为400 cm3,质量为810 g,问:该球是空心的还是实心的? (ρ铝=2.7×103kg/m3)
分析 此题可从三个方面来考虑,比较密度、质量或体积,一题多解.[来源:z,zs,tep.com]
解法1:比较密度法:
球的密度度ρ==2.025g/cm3.
∵ρ<ρ铝,∴此球是空心的.[来源:中教网]
解法2:比较质量法:
假设此球是实心的,体积为400 cm3的实心铝球的质量为:
m=ρ铝V铝=2.7 g/cm3×400 cm3=1080 g.[来源:中国教育出版网zzstep.com]
∵m>m球,∴此球是空心的.
解法3:比较体积法:
假设此球是实心的,质量为810 g的实心铝球的体积为:[来源:中。国教。育出。版网]
V==300cm3.
∵V<V球,∴此球是空心的.
三、思想方法专题[来源:中国教育出版网zzstep.com]
专题5 转换法(等量代换法)
【专题解读】当一个物理量不能直接测量或求解时,可以利用等量代换法先求出与它相等的某一个量,即得出待求量,这种方法叫等量代换法.[来源:中,教,网z,z,s,tep]
例11 给你以下器材:秤(称质量的工具)、烧杯(杯口足够大)、足够多的水,你能否利用这些器材,测出你一只拳头的体积?如果能,请写出实验步骤及拳头体积的计算表达式.
分析 测拳头的体积,只能借助于水,烧杯杯口足够大,表明拳头可以放入,由此[来源:z+zs+tep.com]我们想到可利用拳头排开水的体积转换成测拳头的体积.
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答案:步骤:(1)将烧杯中装满水,用秤称出总质量为m1;(2)将一只拳头刚好浸没于烧杯的水中,一些水溢出,拿出拳头后用秤称出烧杯和剩余水的总质量为m2,则拳头体积[来源:中&国教&育出&版网]V=V排水=.
【沙场点兵】
一、选择题[来源:zzstep.com]
1.一块铁在下列哪种情况下,它的质量将发生变化 ( )
A.铁块从上海带到南极 B.将铁块的温度升高
C.将铁块熔化后铸成铁链 D.将铁块锉成圆台[来源:中§国教§育出§版网]
2.一袋袋装牛奶的质量接近 ( )
A.2 g B.20 g
C.200 g D.2000 g [来源:zzstep.com]
3.平常我们所说的“铁比棉花重”的正确含义是 ( )
A.铁比棉花的质量大 B.铁比棉花的密度大
C.铁比棉花的体积大 D.以上都不对 [来源:中教网]
4.下列说法不正确的是 ( )
A.固体具有一定的体积和形状,不容易压缩
B.气体分子间的作用力极小,因而具有流动性[来源:z.zs.tep.com]
C.当物质由固态变为液态时,体积一定变大
D.多数物质由液态变为气态时,体积会显著增大
5.如图11-45所示是甲、乙两种物质的质量一体积图像,由图像可知[来源:中,教,网z,z,s,tep]
( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲<ρ乙
C.ρ甲=ρ乙 D.无法比较密度大小 [来源:zzstep.com]
6.将托盘天平放到水平台上,发现指针向左偏,下面的调整方法正确的是 ( )
A.将底座左端垫高 B.向右移动游码
C.将平衡螺母向左边旋转 D.将平衡螺母向右边旋转 [来源:中&国教&育出&版网]
7.对于密度公式ρ=,下列说法正确的是 ( )
A.当质量不变的时候,密度与体积成正比
B.密度与体积成反比,密度与质量成正比[来源:zzstep.com]
C.同种物质的密度一定,质量与体积成正比
D.以上说法都错误
8.将一满瓶水放在冰箱中结冰后,瓶子被胀破,是因为水结冰的过程中 ( )
A.体积变大 B.质量变大
C.质量、体积都变大 D.质量变小,体积变大
二、填空题
9.粗心的小明在测量下列的质量时忘记了写单位,请你帮他填写上合适的单位:
一袋学生牛奶的质量为250 ;一枚大头针的质量约为80 ;一头大象的质量约为6 ;一枚一元硬币的质量约为8 .
10.单位换算:22.4L= cm3= m3;8.2×104mg= g= kg;0.9×103 kg/m3= g/cm3.
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11.(2009·新疆)一个瓶子最多能装0.5 kg的水,它最多能装 kg的水银;最多能装 m3的酒精.( ρ水银=13.6×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
12.(2009·河池)野战部队携带的压缩饼干与普通饼干相比,好处在于质量相等的情况下,它的密度 ,体积 .(填“较大”或“较小”)
13.若把打气筒的出气口封住,在将活塞向下压的过程中,被封住的气筒内的空气的质量、体积、密度三个物理量中变小的量是 ,变大的量是 .
14.一个钢瓶内所装氧气的密度为ρ,一次焊接中用去其中的,则瓶内剩余氧气的密度为 .
15.铜的密度为8.9×103kg/m3,其物理意义是 .
16.两个物体甲和乙,若它们的质量之比为2:3,体积之比为1:2,则它们的密度之比为 .将甲切去,乙切去后,它们的密度之比为 .
三、实验探究题
17.(信息题)如图11—46甲所示是某同学在实验操作过程中的情况,如图11-46乙所示是部分同学实验结束离开实验室后留下的情景.指出图中违反实验操作规则和实验不规范之处.
(1) .
(2) .
18.小明为了使用托盘天平称量一枚大头针的质量,设计下述步骤,实验步骤的顺序已经被打乱,请同学们按照正确的顺序重新排列起来.
实验步骤正确的顺序为: .
a.把n枚大头针放在天平的左盘内.
b.把游码拨至标尺左端的零刻度线处,调节平衡螺母,使天平平衡.
c.数出左盘内大头针的数目,算出1枚大头针的质量.
d.移动游码,使横梁平衡.
e.把天平放在水平台上,观察天平的最大称量和游码标尺上的分度值.
f.按照从大到小的顺序向天平的右盘内加、减砝码.
g:计算n枚大头针的总质量,总质量=右盘内砝码总质量+游码所对的刻度值.
19.在“测定形状不规则的实心小铁块的密度”的实验中,小明同学的操作情况如图11-47所示,当天平平衡时,右盘上的三个砝码质量依次是50 g,20 g,5 g,游码位置如图11-47(a)所示.
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(1)请你将小明同学所测得的数据填入表格相应的栏目内.
物理量
铁块质量m/g
适量水的体积V1/cm3
铁块和水的总体积V2/cm3
铁块体积
V/cm3
测量值
(2)计算铁块密度的公式是 ;铁块的密度ρ= .
四、计算题
20.有一个质量为540 g,体积为360 cm3的空心铝球,其空心部分的体积为多少?如果在空心部分注满水,其总质量为多少克?
21.“五一”黄金周,征征和妈妈到无锡旅游,买了一只宜兴茶壶,如图11-48所示.她听说宜兴茶壶是用宜兴特有的泥土材料制成的,很想知道这种材料的密度,于是她用天平测出壶盖的质量为44.4g,再把壶盖放入装满水的水杯中,并测得溢出水的质量为14.8 g.
(1)请你帮征征算出这种材料的密度是多少.
(2)若测得整个空茶壶的质量为159 s,则该茶壶所用材料的体积为多大?
参考答案
1.D[提示:将铁块锉成圆台,质量变小.]
2.C
3.B[提示:密度是物质的一种特性,密度的大小与物体的质量和体积的大小无关,体积相同的不同物质,密度大的质量大.]
4.C[提示:大多数物质由固态变为液态时,体积变大,少数物质由固态变为液态时,体积变小,如冰熔化成水时体积变小.]
5.A[提示:从图像可以看出,当V甲=V乙时,m甲>m乙,根据ρ=,得ρ甲>ρ乙]
6.D[提示:指针向左偏,说明右边轻,应将平衡螺母向轻的一端旋转.]
7.C[提示:密度是物质的一种特性,密度大小与物体的质量和体积的大小无关.]
8.A[提示:水结冰后,质量不变,体积变大.]
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9.g mg t g
10.2.24×104 2.24×10-2 82 8.2×10-2 0.9
11.6.8 5×10-4[提示:“最多能装”即“装满瓶子”的意思,由最多的装水量可求得瓶子的容积为V==0.5×10-3m3,则装水银的质量为m水银=13.6×l03kg/m3×0.5×10-3m3=6.8 kg,装酒精的体积为瓶子的容积.]
12.较大 较小
13.体积密度[提示:由于空气被活塞封住,所以空气的质量不变,当活塞向下压缩气体时,空气的体积变小,根据ρ=可知,空气的密度变大.]
14. ρ[提示:氧气用去,质量变为原来的,但体积不变,根据ρ=,可知密度变为.]
15.每立方米铜块的质量为8.9×l03kg
16.4:3 4:3[提示: .
将甲切去后,甲的密度不变;乙切去后,乙的密度不变,所以密度之比仍为4 :3.]
17.(1)在测量过程中不应调节平衡螺母 (2)使用完托盘天平后砝码应放回砝码盒中
18.ebafdgc
19.(1)78 20 30 10 (2)ρ= 7.8×103kg/m3[提示:小铁块的质量等于砝码的质量加上游码在标尺上所对的刻度值.小铁块的体积等于小铁块和水的体积之和减去水的体积,小铁块的密度利用公式ρ=即可算出.在读取小铁块质量时,游码要以左侧为准读数,并注意标尺分度值,这是此类题最易出现错误之处.]
20.解:由ρ=得V铝==,V空=V总-V铝=360cm3-200cm3=160cm:m水=ρ水·V空=1.0g/cm3×160 cm3=160 g·m总=m球+m水= 540g+160g=700g.
21.解:(1)V盖=V水==14.8cm3,ρ泥==3.0g/cm3(或3.0×103kg/m3). (2)V盖==53cm3 (5.3×10-5m3).
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