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物理知识来源于生活,又必将回归生活解决问题。而能解决实际问题的物理知识肯定是生命力旺盛的知识,也是我们学习和考试的重点内容。下面我们就来谈谈密度知识在生活中的广泛应用。
应用一:精选种子。
农业上,利用盐水漂浮选种;盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法。各种庄稼的种子,都有一定密度。如:长得很饱满的小麦种子,密度超过1.2×103kg/m3;干瘪的和被虫子蛀坏的种子的密度都比饱满的种子的密度小得多。例:精选作物或树木的种子时,通常采用“盐水选种”。小明等同学参加农科人员利用盐水选种的实践活动。
(1)试说出盐水选种所用到的物理知识。
(2)盐水配制成后,小明设计了以下方案测定盐水的密度。①用天平称出空玻璃杯的质量m1;②在空玻璃杯倒入适量的盐水,称出它们的总质量m2;③把玻璃杯中的盐水倒入量筒中,测出盐水的体积V;④计算盐水的密度ρ=(m2-m1)/v。试问,这样所测得的盐水的密度是偏大还是偏小?为什么?
解答:(1)盐水选种是根据种子的密度不同则在水中的浮力不同,从而将种子选取出来,所以用到的物理知识有密度和浮力。
(2)盐水的密度偏大,这是因为玻璃杯中的盐水往量筒倒时倒不尽,使测得的盐水的体积偏小,因而测得的盐水的密度偏大。
(3)假如现在配置0.5dm3盐水,称得其质量为0.6kg,这样的盐水是否符合要求?如不符合要求,应如何配置?
思路导引:计算盐水的密度,看是否符合要求。如果密度值偏大,应该加水稀释;如果密度值偏小,应该加盐配置。
解答:由密度公式得
代入数据解之得,即应加水0.5kg。
点拨:对同学们来说,判断盐水是否符合要求的问题应该掌握。这类题的难点在于对盐水重新配置的理解,特别要注意的是,增加了水的质量后,水的体积也会同时增加,这是同学们容易忽视的地方,经常出现顾此失彼的情况。
应用二:鉴别食用油。
密度是物质的一种属性,可以通过测量其密度,然后进行比较的方法来鉴别物体的品质。
如(2013年湖南省娄底市中考试题)地沟油中含有大量对人体有毒的物质,一些不法商人对其进行简单的脱水、脱杂、脱臭处理后,提供给无良餐馆使用,假冒色拉油,严重伤害市民身体健康,小明学了密度知识后,想用测密度的方法来鉴别色拉油和地沟油,他查得优质色拉油的密度在0.90g/cm3—0.93g/cm3之间,地沟油的密度在0.94g/cm3—0.96g/cm3之间。然后,他进行了如下实验鉴别:
A.把天平放在水平桌面上,将游码移至左端的零刻度线处后,发现指针在分度盘上的位置如图(甲)所示,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节使天平平衡;
B.取适量样品油倒入烧杯,用天平测出烧杯和样品油的总质量m1,如图(乙)所示,m1= g;
C.然后将烧杯中部分样品油倒入量筒中,测出烧杯和剩余样品油的总质量m2=25g,则量筒中样品的质量表达式为m1-m2;
D.读出量筒中样品油的体积V,如图(丙)所示;
E.利用实验数据,计算出样品油的密度为ρ= g/cm3;
F.根据测算的密度,小明通过对比,该样品油 地沟油(选填“是”或“不是”)。
解析:A.指针在分度盘上的右边,说明横梁的右边下沉,平衡螺母应向左调节;
B.天平平衡时,物体的质量等于砝码的质量加上游码在标尺上所对应的示数,所以烧杯和样品油的总质量为63g;
E.量筒中样品的质量m1-m2=63g-25g=38g;量筒中样品油的体积V=40cm3;样品油的密度为ρ=
F.因为样品油的密度在地沟油的密度范围内,不在色拉油的密度范围内,所以说样品油是地沟油。
答案:左 63 0.95 是
应用三:判断物体是否空心。
有些物体,从表面无法判断是空心还是实心,又不能破坏它。可能通过密度公式或其变形公式计算出各个物理量,然后进行比较,判断是否空心。
例: 一个质量为395g的铁球,测得其体积为75cm3,这个球是空心的还是实心的?如果是空心的,那么空心部分的体积是多大?(ρ铁=7.9×103kg/m3)
解析答案:ρ铁=7.9×103kg/m3=7.9g/cm3
铁球含铁的体积V铁==50cm3<75cm3。所以说这个球是空心的;空心部分的体积V空=V- V铁=75cm3-50cm3=25cm3。
例: (2012年湖南省娄底市中考题)现有由同种材料制成的A、B金属球,其中一个是实心的,它们的质量分别为128g、60g,体积分别为16cm3.12cm3,则实心球是 (选填“A球”或“B球”)。
解析:A球密度ρA==8g/cm3;B球密度ρB==5g/cm3;因为ρA>ρB,所以说A球是实心,B球是空心。
答案:A球
应用四:监测环境。 环境受到破坏时,往往一些相关物体的密度也会跟着变化。因此可以通过密度的变化来监测环境。
例: (2011年四川省宜宾市中考试题)增大植被覆盖率、减少水土流失已作为我国保护生态环境的一项重要措施。流经宜宾镜内的金沙江水中就含有大量的泥沙。经测量,每立方米的江水中平均含泥沙量约为20kg,合每立方厘米含泥沙量约为 g。设在某一时间段里,每分钟流经某江段的水量为1000m3,则每小时将流失约 kg的泥沙。
解析:1m3=106cm3,20kg=2×104g,每立方厘米含泥沙量为=2×10-2g/cm3,即每立方厘米含泥沙量约为2×10-2g;每立方米的江水中平均含泥沙量约为20kg,即20kg/ m3,每小时将流失的泥沙量为20kg/ m3×1000m3×60=1.2×106kg。
答案:2×10-2 1.2×106
例: (2002年天津市中考题)古人称黄河是“一石水,六斗泥”,经测定黄河水每立方米的平均含沙量约为35kg,合每立方厘米含沙量约为( )
A.35g B.3.5g C. 3.5×10-1g D.3.5×10-2g
解析:35kg=35×103g; 1m3=106cm3;
每立方厘米含沙量:
应用五:控制酒精含水量。
例: 某工厂生产的酒精,厂内质检的标准是含水量超过10%为不合格产品,如果你是质检人员,请问合格产品的密度应在什么范围内?(已知酒精的密度是)
思路导引:不含水的是纯酒精。由于水的密度大于纯酒精的密度,含水10%时,密度应该介于水和纯酒精的密度之间。
解答:当产品含水10%时,酒精质量占90%,由密度公式得
当产品不含水时,酒精的密度是所以,合格产品的密度范围是
点拨:含水量超过10%为不合格产品,因此10%是含水临界值。抓住临界值进行计算是我们分析物理量取值范围问题的重要方法。
则上可知,通过密度知识在生产和生活的应用,能够充分认识密度与社会生活相关的一些问题,认识到物理理论在解决实际问题中的重要作,从而强化学生对物理学习的兴趣。
应用一:精选种子。
农业上,利用盐水漂浮选种;盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法。各种庄稼的种子,都有一定密度。如:长得很饱满的小麦种子,密度超过1.2×103kg/m3;干瘪的和被虫子蛀坏的种子的密度都比饱满的种子的密度小得多。例:精选作物或树木的种子时,通常采用“盐水选种”。小明等同学参加农科人员利用盐水选种的实践活动。
(1)试说出盐水选种所用到的物理知识。
(2)盐水配制成后,小明设计了以下方案测定盐水的密度。①用天平称出空玻璃杯的质量m1;②在空玻璃杯倒入适量的盐水,称出它们的总质量m2;③把玻璃杯中的盐水倒入量筒中,测出盐水的体积V;④计算盐水的密度ρ=(m2-m1)/v。试问,这样所测得的盐水的密度是偏大还是偏小?为什么?
解答:(1)盐水选种是根据种子的密度不同则在水中的浮力不同,从而将种子选取出来,所以用到的物理知识有密度和浮力。
(2)盐水的密度偏大,这是因为玻璃杯中的盐水往量筒倒时倒不尽,使测得的盐水的体积偏小,因而测得的盐水的密度偏大。
(3)假如现在配置0.5dm3盐水,称得其质量为0.6kg,这样的盐水是否符合要求?如不符合要求,应如何配置?
思路导引:计算盐水的密度,看是否符合要求。如果密度值偏大,应该加水稀释;如果密度值偏小,应该加盐配置。
解答:由密度公式得
代入数据解之得,即应加水0.5kg。
点拨:对同学们来说,判断盐水是否符合要求的问题应该掌握。这类题的难点在于对盐水重新配置的理解,特别要注意的是,增加了水的质量后,水的体积也会同时增加,这是同学们容易忽视的地方,经常出现顾此失彼的情况。
应用二:鉴别食用油。
密度是物质的一种属性,可以通过测量其密度,然后进行比较的方法来鉴别物体的品质。
如(2013年湖南省娄底市中考试题)地沟油中含有大量对人体有毒的物质,一些不法商人对其进行简单的脱水、脱杂、脱臭处理后,提供给无良餐馆使用,假冒色拉油,严重伤害市民身体健康,小明学了密度知识后,想用测密度的方法来鉴别色拉油和地沟油,他查得优质色拉油的密度在0.90g/cm3—0.93g/cm3之间,地沟油的密度在0.94g/cm3—0.96g/cm3之间。然后,他进行了如下实验鉴别:
A.把天平放在水平桌面上,将游码移至左端的零刻度线处后,发现指针在分度盘上的位置如图(甲)所示,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节使天平平衡;
B.取适量样品油倒入烧杯,用天平测出烧杯和样品油的总质量m1,如图(乙)所示,m1= g;
C.然后将烧杯中部分样品油倒入量筒中,测出烧杯和剩余样品油的总质量m2=25g,则量筒中样品的质量表达式为m1-m2;
D.读出量筒中样品油的体积V,如图(丙)所示;
E.利用实验数据,计算出样品油的密度为ρ= g/cm3;
F.根据测算的密度,小明通过对比,该样品油 地沟油(选填“是”或“不是”)。
解析:A.指针在分度盘上的右边,说明横梁的右边下沉,平衡螺母应向左调节;
B.天平平衡时,物体的质量等于砝码的质量加上游码在标尺上所对应的示数,所以烧杯和样品油的总质量为63g;
E.量筒中样品的质量m1-m2=63g-25g=38g;量筒中样品油的体积V=40cm3;样品油的密度为ρ=
F.因为样品油的密度在地沟油的密度范围内,不在色拉油的密度范围内,所以说样品油是地沟油。
答案:左 63 0.95 是
应用三:判断物体是否空心。
有些物体,从表面无法判断是空心还是实心,又不能破坏它。可能通过密度公式或其变形公式计算出各个物理量,然后进行比较,判断是否空心。
例: 一个质量为395g的铁球,测得其体积为75cm3,这个球是空心的还是实心的?如果是空心的,那么空心部分的体积是多大?(ρ铁=7.9×103kg/m3)
解析答案:ρ铁=7.9×103kg/m3=7.9g/cm3
铁球含铁的体积V铁=
例: (2012年湖南省娄底市中考题)现有由同种材料制成的A、B金属球,其中一个是实心的,它们的质量分别为128g、60g,体积分别为16cm3.12cm3,则实心球是 (选填“A球”或“B球”)。
解析:A球密度ρA=
答案:A球
应用四:监测环境。 环境受到破坏时,往往一些相关物体的密度也会跟着变化。因此可以通过密度的变化来监测环境。
例: (2011年四川省宜宾市中考试题)增大植被覆盖率、减少水土流失已作为我国保护生态环境的一项重要措施。流经宜宾镜内的金沙江水中就含有大量的泥沙。经测量,每立方米的江水中平均含泥沙量约为20kg,合每立方厘米含泥沙量约为 g。设在某一时间段里,每分钟流经某江段的水量为1000m3,则每小时将流失约 kg的泥沙。
解析:1m3=106cm3,20kg=2×104g,每立方厘米含泥沙量为
答案:2×10-2 1.2×106
例: (2002年天津市中考题)古人称黄河是“一石水,六斗泥”,经测定黄河水每立方米的平均含沙量约为35kg,合每立方厘米含沙量约为( )
A.35g B.3.5g C. 3.5×10-1g D.3.5×10-2g
解析:35kg=35×103g; 1m3=106cm3;
每立方厘米含沙量:
应用五:控制酒精含水量。
例: 某工厂生产的酒精,厂内质检的标准是含水量超过10%为不合格产品,如果你是质检人员,请问合格产品的密度应在什么范围内?(已知酒精的密度是
思路导引:不含水的是纯酒精。由于水的密度大于纯酒精的密度,含水10%时,密度应该介于水和纯酒精的密度之间。
解答:当产品含水10%时,酒精质量占90%,由密度公式得
当产品不含水时,酒精的密度是所以,合格产品的密度范围是
点拨:含水量超过10%为不合格产品,因此10%是含水临界值。抓住临界值进行计算是我们分析物理量取值范围问题的重要方法。
则上可知,通过密度知识在生产和生活的应用,能够充分认识密度与社会生活相关的一些问题,认识到物理理论在解决实际问题中的重要作,从而强化学生对物理学习的兴趣。