解读“物质的密度”

王梅军

在我们的生活和生产中，很多应用都与物质的密度有关，比如选择制造飞机的材料、鉴别物质等，那么人们是如何根据密度知识来进行选择材料、鉴别物质的？又是如何应用密度知识来解决实际问题的？让我们一起走进密度的奇妙世界吧！

一、密度的概念

同种物质其质量和体积的比值是一定的，它的大小（即密度的大小）与质量和体积无关，是由物质本身的特性决定的，即单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度.

注意：① 密度是物质的特性之一，它表示“在体积相同的情况下，不同物质具有的质量一般不同，或在质量相等的情况下，不同物质的体积一般不同”；② “特性”和“属性”不能混为一谈.质量是物体的一种属性，表示质量是物体固有的、不随外部条件变化而变化的一种性质，它具有不变的唯一性；密度是物质的一种特性，是指外部条件不变时所具有的一种性质，当外部条件变化时，密度这种特性也随之改变.

例1 （2007年山东济宁市中考题）图1所示是在探究甲、乙两种物质质量跟体积的关系时作出的图象.以下分析正确的是（）.

A． 不同物质的质量跟体积的比值是不同的

B． 甲物质的质量跟体积的比值比乙物质小

C． 若V甲=V乙，则m甲

D． 若m甲=m乙，则V甲>V乙

分析与解答： 对于同一种物质而言，它的密度一定，质量和体积的比值也是一定的；而对于不同的物质，种类不同，密度不同，质量和体积的比值也就不同.从图中可以看出，若V甲=V乙，比如都取为20 cm3，甲、乙的质量分别为20 g和10 g，即m甲>m乙；若m甲=m乙，比如都取为20 g，甲、乙的体积分别为20 cm3和40 cm3，即V甲

答案：A

二、密度的计算

密度的公式是ρ= ，用密度的公式可计算出物质的密度，与密度表比较可鉴别物质；其变形公式是m=ρV和V= ，可用来分别测算物体的质量和体积.

注意：关于密度的计算公式ρ= 的理解，不要只从数学公式的形式上考虑，而要从物理量的概念出发，去认识它和理解它，显然不能说“密度与质量成正比，与体积成反比”，因为密度是由物质本身的特性决定的.

例2 （2007年江西中考题）黄金周期间，征征和妈妈到无锡旅游，买了一只宜兴茶壶，如图2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44.4 g，再把壶盖放入装满水的溢水杯中，并测得溢出水的质量是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 g，则该茶壶所用材料的体积为多大？

分析与解答： （1） 把壶盖放入装满水的溢水杯中，则溢出水的体积与壶盖的体积相等，即V盖=V水= = =14.8 cm3，这种材料的密度 ρ泥= = =3.0 g/cm3.

（2）该茶壶所用材料的体积V壶= = =53 cm3.

答案：（1） 3.0 g/cm3. （2） 53 cm3.

三、物质密度的测量

测量物质密度的原理是密度公式ρ= ，简单地说就是要分别测量物质的体积和质量.

（1） 量筒（或量杯）是用来测定液体体积的仪器.利用排液法也可以间接测定固体的体积，从量筒中读出水面指示的两次体积，两次体积之差就是物体排开水的体积，也就是物体的体积.读数时要注意两点：① 将量筒（或量杯）置于水平桌面上；② 观察时视线应与筒内液体的凸面顶部（如水银等）或凹面底部（如水等）相平.

（2） 测固体的密度时，一定要先测质量后测体积，防止水沾在物体上导致测量质量出现较大误差.测量液体的密度时，不要把液体全部倒入量筒中，而是倒入一部分.因为全部倒入，容器内总会有剩余液体，测量结果会不准确.而将容器内部分液体倒入量筒中，使所求液体质量中排除了容器中剩余液体的质量，而所测液体体积中也排除了容器中剩余液体的体积，即所测液体的质量和体积是对应的，测得的密度更接近真实值.

例3 （2007年广东中考题）实验：测量某种食用油的密度.

（1） 把天平放在水平桌面上，将游码移至零刻度处，然后调节，使天平横梁平衡.

（2） 进行下列实验操作：

A． 用天平测量烧杯和剩余食用油的总质量m1；

B． 将待测食用油倒入烧杯中，用天平测出烧杯和食用油的总质量m2；

C． 将烧杯中食用油的一部分倒入量筒，测出这部分食用油的体积V.

以上操作的正确顺序是：（填字母代号）.

（3） 现已测出m1是110 g，根据图3中的示数，算出这种食用油的密度是.

分析与解答： 在调节天平横梁平衡时，应先把天平放在水平桌面上，将游码移至零刻度处，然后调节横梁右端的平衡螺母，使天平横梁平衡.在测量液体密度时，为了防止所测液体的质量或体积存在误差，应按照B、C、A的顺序进行操作.根据图3中的示数，可知m2=151.4 g，V=46 cm3，则这种食用油的密度 ρ食用油= = =0.9 g/cm3.

答案：（1） 横梁右端的平衡螺母 （2） B、C、A （3） 0.9 g/cm3

四、密度与社会生活

密度在我们的生活中应用比较广泛，比如鸡尾酒是根据各色酒密度的不同进行调配的.还可利用密度鉴别物质：先测量物质的密度，然后和密度表中密度值比较，确定物质的种类或纯度等.另外，当外部条件变化时，密度这种特性也发生改变.温度变化时，物体的体积一般会热胀冷缩，而质量不变，故密度改变.但也有特殊的情况，例如水在4 ℃时，体积最小，密度最大；当温度在4 ℃以上增大时，体积随之增大，密度减小；温度在4 ℃以下减小时，体积也随之增大，密度减小.物质由一种状态变为另一种状态时，体积一般会改变，所以密度也会发生改变.例如水凝固成冰后质量不变，体积变大，密度变小.

例4 （2007年成都中考题）工厂生产的酒精（ ρ酒精=0.8 g/cm3）含水量不得超过10%.质检员抽出甲、乙、丙、丁四瓶样本，测得它们的密度依次分别为0.81 g/cm3、0.815 g/cm3、0.82 g/cm3、0.83 g/cm3，其中合格产品是（按质量计算）（）.

A． 只有甲B． 甲、乙C． 甲、乙、丙D． 甲、乙、丙、丁

分析与解答： 工厂生产的酒精（ρ酒精=0.8 g/cm3）含水量不得超过10%，则含水量超过10%的酒精是不合格产品.含水量为10%的酒精密度 ρ′= = = = =g/cm3≈0.816 g/cm3.在甲、乙、丙、丁四瓶样本中只有甲、乙两瓶样本的密度小于0.816 g/cm3，所以其中合格产品是甲、乙.

答案：B

练习

1． 体积为100 cm3的冰熔化成水后，下列说法正确的是（ρ冰=0.9×103 kg/m3）（）.

A． 质量不变，水的体积为90 cm3

B． 质量变大，水的质量为100 g

C． 质量不变，水的体积为100 cm3

D． 质量变小，水的密度为1.0 g/cm3

2． 2007年某市油菜获得大面积的丰收，种植大户王叔家长10 m、宽8 m的仓库中堆了1 m厚的菜籽，王叔请小燕帮他估算这些菜籽质量.小燕将菜籽样品带到学校，进行下面的实验：

a． 将托盘天平放到水平台上，把，再调节横梁右端的平衡螺母，使天平平衡；b． 在左右两盘中分别放一张大小相同的纸，将菜籽倒入左盘中，在右盘中加减砝码并使用游码，使天平平衡，结果如图4所示，菜籽质量为g；c． 将菜籽全部倒入量筒中，轻敲量筒壁，使菜籽表面，读出体积为80 cm3；d． 计算出菜籽密度为kg/m3，王叔家仓库菜籽总质量为kg.

参考答案 1． A 2． 游码移到标尺左端零刻度处 72 水平

0.9×103 7.2×10 4

责任编辑/姜明长

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”