《第七章密度与浮力》知识点.docx

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《第七章密度与浮力》知识点

第七章密度与浮力

第一节质量

1、质量

（1）定义：

物体所含物质的多少叫做质量，用符号m表示。

（2）质量是物体的基本属性。

物体的质量与物体的状态、形状、空间位置无关。

（3）单位：

千克（kg）

常用单位：

吨（t）、克（g）、毫克（mg）。

换算关系：

1t=103kg，1kg=103g=106mg。

1kg等于多少？

法国千克原器。

（阅读窗：

认识质量）

2、质量的测量

（1）实验室用测量工具：

（托盘）天平

①天平的结构：

投影天平结构图

②天平的工作原理：

当天平调节平衡后，两边托盘受到的压力相等时，天平将再次达到平衡（杠杆平衡原理）。

天平是借助物体所受重力来工作的，在失重状态下无法测量。

（2）生活中常用：

杆秤、台秤、磅秤、电子秤。

（3）也可用弹簧测力计测出物重，再通过公式m=G/g计算出物体质量。

第二节质量和体积的测量

一、质量的测量

1、托盘天平的使用方法（二十四个字）：

水平台上,游码归零,横梁平衡，左物右砝，先大后小,横梁平衡。

具体如下:

（1）“看”：

观察天平的称量、感量（游码在测量标尺上的分度值）。

（2）“放”：

把天平放在水平台上，把游码放在标尺左端的零刻度线处。

游码未归零，则测量结果偏大。

（3）“调”：

调节天平横梁的平衡螺母使指针指在分度盘的中线处，这时横梁平衡。

判断天平是否平衡的方法：

①指针静止时，指在分度盘的中央刻度线上；

②指针摆动时，左右摆动的幅度相等。

指针未调平衡就开始测量：

①指针偏向分度盘右侧，测量结果偏小；

②指针偏向分度盘右侧，测量结果偏大。

（4）“称”：

把被测物体放在左盘里，用镊子向右盘里加减砝码，并调节游码在标尺上的位置，直到横梁恢复平衡。

①添加砝码时按从大到小的顺序。

②调节游码的原因是左盘比右盘重，即m左>m右。

（5）“记”：

被测物体的质量等于右盘中砝码总质量和游码在标尺上的示数的总和:

m=m砝码+m游码

①当“左物右码”时：

m=m砝码+m游码。

当需要通过调节游码来使天平再次平衡时，即m左>m右，因为“左物右码”，所以m物>m砝码，调节砝码后有m物=m砝码+m游码。

②当“右物左码”时：

m=m砝码-m游码。

当需要通过调节游码来使天平再次平衡时，即m左>m右，因为“右物左码”，所以m砝码>m物，调节砝码后有m物=m砝码+m游码。

（6）注意事项：

①不能超过天平的称量；②保持天平干燥、清洁。

①砝码磨损，测量值偏大；

例如左盘中放入一个磨损的10g砝码后天平刚好再次平衡，我们得到测量值为m测=10g，但是由于砝码磨损，可能实际质量小于10g，故物体质量m真实小于10g，所以m测>m真实。

②砝码生锈，测量值偏小。

例如左盘中放入一个生锈的10g砝码后天平刚好再次平衡，我们得到测量值为m测=10g，但是由于砝码生锈，可能实际质量大于10g，故物体质量m真实大于10g，所以m测

2、方法：

（1）直接测量：

一般固体的质量。

（2）特殊测量：

①液体的质量：

借助容器。

先测出空容器质量m容器,再测出液体和容器总质量m总，则液体质量m=m总-m容器。

②粉末质量：

先在左右两个盘上各放一张相同的纸，再进行测量。

③微小质量：

累积法。

如何测量一支新钢笔吸满墨水后墨水的质量？

方法一：

先测出空钢笔的质量m1，再将钢笔吸满墨水后测出总质量m2，则墨水质量m=m2-m1。

方法二：

先测出钢笔没有吸墨水前整瓶墨水的质量m1，再将钢笔吸满墨水后测出整瓶墨水的质量m2，则墨水质量m=m1-m2。

二、体积的测量

1、体积单位：

立方米（m3）

常用单位：

立方分米（dm3）、立方厘米（cm3）、立方毫米（mm3）、升（L）、毫升（mL）。

换算关系：

长度：

1m=10dm=102cm=103mm

面积：

1m2=102dm2=104cm2=106mm2

体积：

1m3=103dm3=106cm3=109mm3

1L=103mL

1L=1dm3

1mL=1cm3

2、量筒、量杯的使用

（1）量筒、量杯是测量液体体积的工具（间接地可测固体体积）。

量筒：

粗细均匀，刻度均匀。

量杯：

上粗下细，越往上刻度越密。

（2）量筒、量杯的使用：

①“看”：

单位、量程、分度值。

②“放”：

放在水平台上。

③“读”：

读数时，视线要和凹面的底部或凸面的顶部相平。

3、固体体积的测量

（1）形状规则的物体（如立方体等）：

几何方法。

测出边长代入体积公式计算。

（2）形状不规则的固体（如石头、蜡块等）：

借助液体——排水法、溢水法。

①先在量筒中倒入适量的水，读出体积为V1；注意：

“适量”是指“水能将物体完全浸没而水平又不超过最大刻度线”。

②用细线将物体拴起（物体密度比水大），或者用针压法、悬重法（物体密度比水小），将物体浸没在水中，读出水和物体总体积V2；

③算出物体体积V=V2-V1。

（3）具有吸水性、可溶性的物体（如木块、糖块等）：

先用保鲜膜包起后再测量。

第三节实验探究：

物质的密度

难点：

（1）对于已知质量与体积比求密度之类的比例问题。

三个分数的比的化简：

（2）重力表达式：

G=mg=ρVg

一、密度

1、定义：

某种物质单位体积的质量叫做该种物质的密度，用符号ρ表示。

2、密度是物质的一种基本属性。

同一种物质的密度相等，不同物质的密度一般不相等。

3、公式：

4、单位：

千克每立方米（kg/m3、kg·m-3）

常用单位：

克每立方厘米（g/cm3、g·cm-3）

单位换算：

1g/cm3=103kg/m3

“水的密度为1.0×103kg/m3”物理意义是指：

体积为1m3的水的质量为1.0×103kg。

二、对于公式

的理解是：

同种物质，在一定状态下密度是定值，它不随质量大小或体积大小的改变而改变。

实际上当质量（或体积）增大几倍时，其体积（或质量）也随着增大几倍，而比值即单位体积的质量不改变，因此，不能认为物质的密度与质量成正比，与体积成反比。

1、同种物质的物体，体积大的质量也大，物体的质量跟它的体积成正比，即当：

ρ一定时，

。

此时m-V图如图所示，则甲、乙两种物质的密度大小关系：

ρ甲____ρ乙。

2、不同物质的物体，在体积相同的情况下，密度大的质量也大，物体的质量跟它的密度成比，即当：

V一定时，

。

例：

能装1kg水的瓶子能装下_______千克煤油？

3、不同物质的物体，在质量相同的情况下，密度大的体积小，物体的体积跟它的密度成反比，即当：

m一定时，

。

例：

（1）为什么瓶子里的汽水不能装满？

北方地区冷水管外面要安上一层保温层？

_________________________________________________

（2）右图所示为三个相同的烧杯中装有质量相等的三种液体，它们的密度关系是：

_____________。

三、平均密度的计算：

*由密度为ρ1、ρ2组成的物体的平均密度

与的关系：

四、密度的应用

1、鉴别物质：

密度是物质的特性之一，不同物质密度一般不同，可用密度鉴别物质。

计算出物体的密度与密度表对比。

2、求质量：

由于条件限制，有些物体体积容易测量但不便测量质量用公式m=ρV算出它的质量。

3、求体积：

由于条件限制，有些物体质量容易测量但不便测量体积用公式V=m/ρ算出它的体积。

4、判断空心实心：

（1）比较密度。

求出物体的

，与组成物质的密度ρ物质进行比较，若

<ρ物质，为空心，若

=ρ物质，为实心。

（2）比较质量。

由公式m=ρV算出同体积的该物质的质量m物质，与物体的质量m实际进行比较，若m实际

（3）比较体积。

由公式V=m/ρ算出等质量的该物质的体积V物质，与物体的体积V实际进行比较，若V实际>V物质，为空心，若V实际=V物质，为实心。

五、测量物质的密度

1、原理：

根据公式

，分别测出质量m和体积V，代入公式算出密度ρ。

2、测量液体密度的方法和步骤：

（1）在烧杯中倒入适量待测液体，测出液体和烧杯总质量m1；

（2）将待测液体从烧杯往量筒倒入一定体积，读数体积V；

（3）测出剩余液体和烧杯总质量m2；

（4）由公式

计算液体密度。

注意：

不能用“将烧杯中的液体全部倒出后，用液体和烧杯总质量减去空烧杯的质量”的方法，因为不可能将液体全部从烧杯中倒出，这样将导致V测偏小，ρ测偏大。

第四节阿基米德原理

一、浮力

1、定义：

液体和气体对浸入其中的物体有竖直向上的托力，物理学中把这个托力叫做浮力。

2、作用点：

浮心

3、方向：

竖直向上

实验探究一：

浮力的大小与哪些因素有关?

1、图1为验证浮力大小与__________的关系。

（a）把鸡蛋放入清水中，鸡蛋沉入水底。

多面手往水里加盐，改变液体的密度。

（b）不断加盐，直到鸡蛋浮至液面。

2、图2验证浮力大小与____________________的关系。

观察同一个物体浸在液体中的体积不同时，弹簧测力计示数的变化。

3、图3验证浮力大小与____________________的关系。

观察同一物体浸没在液体中的深度不同时，弹簧测力计的示数是否发生变化。

得出结论：

物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关，还与物体排开液体的休积有关，而与浸没在液体中的深度无关。

实验探究二：

探究浮力的大小与排开液体的重力有什么样的关系？

实验步骤：

图4所示

（1）用弹簧测力计分别测出石块和空杯的重力G石、G杯；

（2）把石块浸没在“水面恰好与溢口相平”的溢杯中，用空杯承接从溢杯里补排开的水，读出此时弹簧测力计的示数F1。

石块所受的浮力F浮=G石-F1=0.8N。

（3）用弹簧测力计测出承接了水后杯子的总重G总。

排开水的重力G排=G总-G杯==0.8N。

得出结论：

浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体的重力。

二、阿基米德原理

1、内容：

浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体的重力。

2、公式：

F浮=G排=m排g=ρ液V排g

3、“浸入”包括“完全浸没”和“部分浸没”，涉及到V排与V物的关系：

完全浸没：

V排=V物

部分浸没：

V排

拓展：

1、求V排：

（1）由V排=

求排开液体的休积。

（2）实验中用溢水法求V排。

2、了解重力与浮力的表达式的关系：

都有ρVg的形式

（1）重力G物=ρ物V物g；

（2）浮力F浮=ρ液V排g。

第五节物体的浮与沉

一、物体的浮沉条件

物体浸在液体中，物体的浮沉状态由所受的浮力F浮与重力G物的关系决定。

条件

浮沉状态

最终状态

1

F浮>G物

上浮

漂浮F浮=G物

2

F浮

下沉

沉底G物=F浮+F支

3

F浮=G物

漂浮或悬浮

假设物体完全浸没在液体中，则V排=V物，则

重力G物=m物g=ρ物V物g

浮力F浮=G排=m排g=ρ液V排g

其中V排g=V物g，所以比较ρ液与ρ物，就可以得到浮力F浮与重力G物的关系。

即

条件

浮沉状态

1

ρ物<ρ液

漂浮

2

ρ物>ρ液

沉底

3

ρ物=ρ液

悬浮

当已知V排时，可以算出F浮，一般从力的角度进行分析；V排未知时，无法算出F浮，一般从密度的角度进行分析。

例1.小梅帮妈妈做饭时，把一个质量为100g的土豆放进盛满水的盆里，有90cm3水溢出，则（）

A.土豆会浮在水面上B.土豆会沉入盆底

C.土豆会悬浮在水中D.不能据此判断出土豆的浮沉

例2.把重5N、体积为0.4dm3的物体投入水中．若不计水的阻力，当物体静止时，下列说法中正确的是（g取10N/kg）（）

A.物体漂浮，F浮=5NB.物体漂浮，F浮=4N

C.物体悬浮，F浮=5ND.物体下沉，F浮=4N

二、浮沉条件的应用

1、密度计

（1）密度计是测量液体密度的仪器。

（2）密度计在测量各种液体的密度时均处于漂浮状态，浮力等于重力，所以：

F浮1=F浮2

∴ρ液1V排1g=ρ液2V排3g

∴

即排开液体的体积与液体的密度成反比。

例1：

如图所示为一密度计测两种液体的密度的示意图。

测哪种液体的密度较大？

例2：

船只从江河驶入大海，船只所受浮力______（选填“变大”、“不变”、“变小”），船在液面的位置_____________（选填“上浮一些”、“保持不变”、“下沉一些”）。

例3：

一木块漂在水面上有3/10露出水面，漂浮在某种液体中有1/10露出液面，则该液体的密度为__________kg/m3。

2、盐水选种

3、潜水艇：

利用充水和排水来改变自身重力实现浮与沉。

（1）潜水艇在水面下，V排不变，F浮不变。

（2）浮出水面的过程中，V排减小，F浮减小。

4、热气球、氢气球、氦气球：

通过向气球中充入密度比空气小的热空气、氢气、氦气使气球上浮。

5、轮船

（1）虽然ρ铁=ρ水，但是船是空心的，所以

铁<ρ水，因此船是漂浮在水面上。

（2）排水量：

船满载时排开水的质量。

排水量＝m船+m货。

三、拓展：

1、完全浸没时浮力应用：

（1）求体积V：

①公式法：

V物＝V排=

②溢水法：

V物＝V排

（2）求密度ρ：

①测出F浮，由V排=

算出V后，用

求出ρ。

②运用称量法测物体的密度：

在空气中，由弹簧测力计测出重力G物，算出：

将物体浸没在液体中，弹簧测力计示数F,算出F浮＝G物－F

由浮力公式计算V物＝V排=

由密度公式计算

2、水面升降的判断：

V排增大，水平上升；V排减小，水面下降。

①池子中有一小船，将船中石块扔到水里，池子中的水面将______。

②池子中的冰块熔化为水后，水面将______。

分析：

石块扔到水里后减小，F浮减小，V排减小，故水面下降；冰块熔化为水后，质量不变，悬浮于水中，F浮不变，V排不变，故水面不变。

3、判断几个物体的浮力大小

①体积V一定时，如图甲所示。

密度大小关系：

___________________浮力大小关系：

_________________

②质量m一定时，如图乙所示。

密度大小关系：

___________________浮力大小关系：

_________________

4、利用ρVg求密度。

G物=ρ物V物g

F浮＝G排=ρ液V排g

例1.有一泡沫漂浮在水面上,它有3/4的体积露出水面,则它的密度为_______kg/m3.当一质量为0.4kg的水鸟停在该泡沫块上时，泡沫块刚好完全浸没在水中,则该泡沫块的体积为_______m3.

例2.我们常用成语“冰山一角”形容事物显露出来的仅仅是很小的一部分．事实上,冰上浮在海水中的确只露出“一角”，更多的部分还浸没在海面之下,那么，浸没在海面之下的部分约占冰山总体积的________%（ρ海水=1.03×103kg/m3,ρ冰=0.9×103kg/m3）．

例3.在弹簧测力计下挂一实心物体，弹簧测力计的示数是F，如果把物体浸没在水中央，物体静止时弹簧测力计的示数为F/5，则该物体的密度是（）

A.1.0×103kg/m3B.0.8×103kg/m3

C.1.5×103kg/m3D.1.25×103kg/m3