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密度是初中物理的一个重点知识,而在密度知识的应用题中有一类问题有这样一个共同点,那就是题目中隐含有一个物理量不变,若能仔细审题,挖掘出这个在题目中起纽带作用的不变量,此类密度难题就会迎刃而解。下面是总结和举例。
1 质量不变
例1 一个容积为0.27m3的水缸并盛满了水,如果这些水全部结成冰,则冰的体积为多少?(ρ冰=0.9×103kg/m3)
分析与解 质量是物体的属性,与状态无关,因此水凝固成冰质量不变。
m水=ρ水V水=103kg/m3×0.27m3
=270kg
V冰=m冰ρ冰=m水ρ冰=270kg0.9×103kg/m3
=0.3m3
2 密度不变
例2 现有一个十分巨大的长方体碑材,小明想知道它的质量。但没有这样大的称量工具,即使有也无法直接测量,小明正束手无策时,发现碑材旁有一些与碑材材料一样的小石块,于是灵机一动,想出了办法。请你写出小明方法的实验步骤和表达式。
分析与解 密度是物质的一个属性,只要物质相同,密度就相同。因此测出小石块的密度,再测出碑材的体积就可计算碑材的质量了。
实验步骤:
(1)用刻度尺量出碑材的长、宽、高分别为a、b、c;
(2)用天平测出一个小石块的质量为m;
(3)用量筒测出此小石块的体积为V;
表达式:
M=mVabc
3 体积不变
例3 为铸造金属铸件,木模工用密度为0.6×103kg/m3的木料按设计要求制成模具,若模具质量为1.8kg(模具为实心),浇铸时,采用的是密度为4.0×103kg/m3的合金材料,则铸件的质量是多少?
分析与解 由题意可知,模具和铸件体积相等。
V木=m木ρ木=1.8kg0.6×103kg/m3
=3×10-3m3
m件=ρ件V件=ρ件V木
=4.0×103kg/m3×3×10-3m3
=12kg
例4 有一质量为0.3kg的空瓶子,装满水时总质量为0.8kg;若装满某种油时,总质量为0.7kg。试求此油的密度。
分析与解 本题只涉及一个容器,若注意到装两种液体时都装满,即两种液体的体积相等,那解题就容易了。
V油=V水
m油ρ油=m水ρ水
0.7kg-0.3kgρ油=0.8kg-0.3kg103kg/m3
ρ油=0.8×103kg/m3
例5 一个小瓶装满水时的质量为210g,若先在瓶中放入质量为45.5g金属块后再装满水,称得它们的总质量为251.5g。问:这个金属块的密度是多少?
分析与解 放了金属块后必然就要少装水,少装水的体积就等于金属块的体积。
少装水的质量
m1=210g+45.5g-251.5g=4g
少装水的体积V1=m1ρ水=4g1g/cm3=4cm3
金属块的密度
ρ 块=m块V块=m块V1=45.5g4cm3
=11.375g/cm3
1 质量不变
例1 一个容积为0.27m3的水缸并盛满了水,如果这些水全部结成冰,则冰的体积为多少?(ρ冰=0.9×103kg/m3)
分析与解 质量是物体的属性,与状态无关,因此水凝固成冰质量不变。
m水=ρ水V水=103kg/m3×0.27m3
=270kg
V冰=m冰ρ冰=m水ρ冰=270kg0.9×103kg/m3
=0.3m3
2 密度不变
例2 现有一个十分巨大的长方体碑材,小明想知道它的质量。但没有这样大的称量工具,即使有也无法直接测量,小明正束手无策时,发现碑材旁有一些与碑材材料一样的小石块,于是灵机一动,想出了办法。请你写出小明方法的实验步骤和表达式。
分析与解 密度是物质的一个属性,只要物质相同,密度就相同。因此测出小石块的密度,再测出碑材的体积就可计算碑材的质量了。
实验步骤:
(1)用刻度尺量出碑材的长、宽、高分别为a、b、c;
(2)用天平测出一个小石块的质量为m;
(3)用量筒测出此小石块的体积为V;
表达式:
M=mVabc
3 体积不变
例3 为铸造金属铸件,木模工用密度为0.6×103kg/m3的木料按设计要求制成模具,若模具质量为1.8kg(模具为实心),浇铸时,采用的是密度为4.0×103kg/m3的合金材料,则铸件的质量是多少?
分析与解 由题意可知,模具和铸件体积相等。
V木=m木ρ木=1.8kg0.6×103kg/m3
=3×10-3m3
m件=ρ件V件=ρ件V木
=4.0×103kg/m3×3×10-3m3
=12kg
例4 有一质量为0.3kg的空瓶子,装满水时总质量为0.8kg;若装满某种油时,总质量为0.7kg。试求此油的密度。
分析与解 本题只涉及一个容器,若注意到装两种液体时都装满,即两种液体的体积相等,那解题就容易了。
V油=V水
m油ρ油=m水ρ水
0.7kg-0.3kgρ油=0.8kg-0.3kg103kg/m3
ρ油=0.8×103kg/m3
例5 一个小瓶装满水时的质量为210g,若先在瓶中放入质量为45.5g金属块后再装满水,称得它们的总质量为251.5g。问:这个金属块的密度是多少?
分析与解 放了金属块后必然就要少装水,少装水的体积就等于金属块的体积。
少装水的质量
m1=210g+45.5g-251.5g=4g
少装水的体积V1=m1ρ水=4g1g/cm3=4cm3
金属块的密度
ρ 块=m块V块=m块V1=45.5g4cm3
=11.375g/cm3