初中物理 06 质量与密度

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质量

定义：物体所含物质的多少叫做质量，用\(m\)表示。质量是物体的一种基本属性，它不随物体的形状、状态、位置和温度的改变而改变。例如，一块铁，无论它被加工成什么形状，是固态的铁块还是液态的铁水，或者是被拿到月球上，其质量都不变。

单位：国际单位制中，质量的基本单位是千克，符号是\(kg\)。常用的质量单位还有吨\((t)\)、克\((g)\)、毫克\((mg)\)等，它们之间的换算关系为：\(1t = 10^{3}kg\)，\(1kg = 10^{3}g\)，\(1g = 10^{3}mg\)。

测量工具：生活中常用的测量质量的工具是秤，如台秤、电子秤等。在实验室中，常用天平来测量物体的质量。天平分为托盘天平、物理天平、电子天平等多种类型，托盘天平是最常见的一种，其使用方法如下：

放平：将天平放在水平台上。

调零：把游码移到标尺左端的零刻度线处，调节平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，这时天平平衡。

称量：把被测物体放在左盘，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。这时盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值，就等于被测物体的质量。

密度

定义：某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度，用\(\rho\)表示。密度是物质的一种特性，它反映了物质的一种内在性质，每种物质都有自己的密度，不同物质的密度一般不同。例如，水的密度是\(1.0\times10^{3}kg/m^{3}\)，而酒精的密度是\(0.8\times10^{3}kg/m^{3}\)。

公式：\(\rho=\frac{m}{V}\)，其中\(m\)表示质量，\(V\)表示体积。根据这个公式，已知物质的质量和体积，就可以求出物质的密度；或者已知物质的密度和体积，可求出物质的质量\(m=\rho V\)；已知物质的密度和质量，可求出物质的体积\(V=\frac{m}{\rho}\)。

单位：国际单位制中，密度的单位是千克每立方米，符号是\(kg/m^{3}\)。常用的密度单位还有克每立方厘米，符号是\(g/cm^{3}\)，它们之间的换算关系为：\(1g/cm^{3}=1.0\times10^{3}kg/m^{3}\)。

常见物质的密度：一些常见物质的密度如下表所示：

|物质|密度（\(kg/m^{3}\)）|

|水| \(1.0\times10^{3}\)|

|酒精| \(0.8\times10^{3}\)|

|铁| \(7.9\times10^{3}\)|

|铜| \(8.9\times10^{3}\)|

|铝| \(2.7\times10^{3}\)|

密度的测量

固体密度的测量：以测量小石块的密度为例，实验步骤如下：

用天平测量小石块的质量\(m\)。

在量筒中倒入适量的水，读出此时量筒中水的体积\(V_{1}\)。

将小石块用细线系好，缓慢放入量筒中，使小石块完全浸没在水中，读出此时量筒中水面上升到的刻度值\(V_{2}\)，则小石块的体积\(V = V_{2}-V_{1}\)。

根据密度公式\(\rho=\frac{m}{V}\)，计算出小石块的密度\(\rho=\frac{m}{V_{2}-V_{1}}\)。

液体密度的测量：以测量盐水的密度为例，实验步骤如下：

用天平测量烧杯和盐水的总质量\(m_{1}\)。

将部分盐水倒入量筒中，读出量筒中盐水的体积\(V\)。

用天平测量剩余盐水和烧杯的质量\(m_{2}\)，则倒入量筒中盐水的质量\(m = m_{1}-m_{2}\)。

根据密度公式\(\rho=\frac{m}{V}\)，计算出盐水的密度\(\rho=\frac{m_{1}-m_{2}}{V}\)。

密度与社会生活

密度与鉴别物质：由于不同物质的密度一般不同，所以可以通过测量物质的密度来鉴别物质。例如，黄金的密度约为\(19.3\times10^{3}kg/m^{3}\)，如果有一个未知金属块，测量其密度后与黄金的密度进行比较，若密度相近，则可能是黄金，否则就不是黄金。

密度与材料选择：在生产和生活中，人们常常根据不同物质的密度来选择合适的材料。例如，飞机的机身通常选用密度较小的铝合金制造，这样可以在保证机身强度的同时，减轻飞机的质量，提高飞行性能；而制造机器底座时，则通常选用密度较大的铸铁，以增加底座的稳定性。

质量与密度是初中物理中两个重要的物理量，它们之间相互关联，通过对质量和密度的学习和测量，可以更好地理解物质的性质和物质世界的构成，并且在实际生活中有着广泛的应用。

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