奥林匹克物理竞赛辅导 质量和密度.doc

奥林匹克物理竞赛辅导质量和密度
知识要点分析
一、质量
:物体含有物质的多少叫做质量。质量是物体的一种基本属性。它不随物体的形状、状态和位置的改变而改变。
:在国际单位制中,质量的单位是千克。其它常用单位还有吨、克、毫克。
换算关系:1吨=1000千克
1千克=1000克=106毫克
:常用测质量的工具有杆秤、案秤、台秤、电子秤、天平等。实验室常用托盘天平来测量质量。

(1)原理:利用等臂杠杆的平衡条件制成的。
(2)调节:把托盘天平放在水平台上,把游码放在标尺左端零刻线处。调节横梁上的平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,这时横梁平衡。有些天平,只在横梁右端有一只平衡螺母。有些天平,在横左、右两端各有一只平衡螺母。它们的使用方法是一样的。当旋转平衡螺母使其向左移动时,相当于向左盘增加质量,或认为从右盘中减少质量。当旋转平衡螺母使其向右移动时,情况正好相反。
(3)测量:将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。
(4)读数:被测物体的质量等于右盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值。
(5)天平的“称量”和“感量”。
“称量”表示天平所能测量的最大质量数。“感量”表示天平所能测量的最小质量数。称量和感量这两个数可以在天平的铭牌中查到。有了这两个数据就可以知道这架天平的测量范围。
二、密度
:单位体积的某种物质的质量,叫做这种物质的密度。
密度是反映物质的一种固有性质的物理量,是物质的一种特性,这种性质表现为:在体积相同的情况下,不同物质具有的质量不同;或者在质量相等的情况下,不同物质的体积不同。
质量是物体的一种属性,密度是物质的一种特性,“属性”和“特性”不能混为一谈。“属性”是物体本身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。而“特性”是指外部条件不变时所具有的一种性质。当条件变化时,“特性”也随之变化。

因为密度是物质的一种特性,某种物质的密度跟由这种物质构成的物体的质量和体积均无关,所以上述公式是定义密度的公式,是测量密度大小的公式,而不是决定密度大小的公式。
:在国际单位制中,密度的单位是千克/米3。其它常用单位还有克/厘米3。1克/厘米3=1000千克/米3。

物体通常有热胀冷缩的性质,即温度升高时,体积变大;温度降低时,体积变小。而质量与温度无关,所以,温度升高时,物质的密度通常变小,温度降低时,密度变大。
对于气体,它的密度还跟压强有关系。压强变大时,气体密度通常变小;压强变小时,密度变大。
三、质量和体积的关系图像
在直角坐标系中,横轴OV表示体积,纵轴Om表示质量。m—V图线是一条过原点的倾斜直线。如图4—1中所示的OP。

利用m—V图像,可以求物质的密度;可以已知体积求质量;可以已知质量求体积;可以比较不同物质密度的大小。
四、密度的测量

(1)测比水的密度大的固体物质的密度
用天平称出固体的质量,利用量筒采用排水法测出固体的体积。利用
(2)测比水的密度小的固体物质的密度。
用天平称出固体的质量。利用排水法测固体体积时,有两种方法。一是用细而长的针或细铁丝将物体压没于水中,通过排开水的体积,测出固体的体积。二是在固体下面系上一个密度比水大的物块,比如铁块。利用铁块使固体浸没于水中。铁块和固体排开水的总体积再减去铁块的体积就等于固体的体积。固体的质量、体积测出后,利用密度公式求出固体的密度。

(1)一般方法:用天平测出液体的质量,用量筒测出液体的体积。利用密度公式求出密度。
(2)液体体积无法测量时,在这种情况下,往往需要借助于水,水的密度是已知的,在体积相等时,两种物质的质量之比等于它们的密度之比。我们可以利用这个原理进行测量。测量方法如下:
;
,用天平称出它们的总质量m1;
,装满待测液体,用天平称出它们的总质量m2;

五、密度的应用
利用密度知识可以鉴别物质,可以求物体的质量、体积。利用天平可以间接地测量长度、面积、体积。利用刻度尺,量筒可以间接地测量质量。
例题解法指导
【例1】
天平是等臂的,若有一架不等臂天平,你能用它测一物体的质量吗?如果能,怎样测?
【分析】天平的制造原理是等臂杠杆的平衡条件,若天平不等臂,只能用间接的方法测量物体的质量,方法有三种:
【解法1】复称法,其步骤是:
①将被测物体放于左盘,在右盘中增减砝码使天平平衡。设物