第十一章 多彩的物质世界
内容提要
宇宙和微观世界
1宇宙是由物质组成的
“物体”与“物质”的区别和联系:物体是指具有一定形状、占据一定空间,
有体积和质量的实体。而物质则是指构成物体的材料。比如桌子这个物体是由木头这种物质组成的,窗棱这个物体是由铁这种物质组成的。
2. 物质是由分子组成的,分子是由原子组成的
(1)分子的大小:如果把分子看成球形,一般分子的大小只有百亿分之几米,
通常用10-10m 做单位来量度。
(2)原子的结构:原子由原子核和电子组成,原子核由中子和质子组成。
3. 固态、液态、气态的微观模型
(1)固态物质中,分子的排列十分紧密,分子具有十分强大的作用力。因此,
固体具有一定的体积和形状,但不具有流动性。
(2)液体物质中,分子没有固定的位置,运动比较自由,粒子间的作用力比
固体的小。因此,液体没有确定的形状,但有一定的体积,具有流动性。
(3)气体物质中,分子极度散乱,间距很大,并以高速度向四面八方运动,
粒子间的作用力极小,容易被压缩。因此,气体具有很强的流动性,但没有一定的形状和体积。
4. 纳米技术
(1)纳米是长度的单位。1nm=10-9m 。
(2)纳米科学技术是指纳米尺度内(0.1~100nm) 的科学技术,研究对象是一
小堆分子或单个的原子、分子。
(3)纳米技术是现代科学技术的前沿,它在电子和通信方面、医疗方面、制
造业方面等都有应用。
质量
l. 质量
(1)定义:物体中所含物质的多少叫质量,用字母m 表示。
(2)质量的单位:国际上通用的质量单位有千克(kg) 、吨(t)、克(g)、毫克
(mg),其中千克是质量的国际单位。
(3)换算关系:1t=1000kg;1kg=1000g;1g=1000mg。
(4)质量是物质的一种属性,它不随物体的形状、状态、温度和地理位置的
改变而改变。
2. 质量的测量:用天平
(1)构造:托盘天平由横梁、指针、分度盘、标尺、游码、托盘、平衡螺母
构成,每架天平配制一盒砝码。盒中每个砝码上都标明了质量大小,以“克”为单位,用符号“g ”表示。
(2)使用:先将天平放水平;后将游码左移零;再调螺母反指针;左放物体
右放码;四点注意要记清。调整平衡后不得移动天平的位置,也不得移动平衡螺母;左盘放被测物体,右盘中放砝码;物体的质量=盘中砝码总质量+游码在标尺上所对的刻度值(俗称游码质量) 。
四点注意:被测物体的质量不能超过量程;向盘中加减砝码时要用镊子,不
能用手接触砝码,不能把砝码弄湿、弄脏;潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中;砝码要轻拿轻放。
密度
1. 物质的质量与体积的关系:同种物质的质量和体积成正比,其比值为定值。
2. 密度
(1)定义:单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度,用符号ρ表示。
(2)公式:ρ=m/V。式中,ρ表示密度;m 表示质量;V 表示体积。
(3)单位:国际单位是千克/米3(kg/m3) ,读做千克每立方米;常用单位还有:
克/厘米3(g/cm3) ,读做克每立方厘米。换算关系:1g/cm3=1x103kg/m3。
(4)密度是物质的一种特性,它只与物质种类和温度有关,与物体的质量、
体积无关。
(5)混合物质的密度应由其混合物质的总质量与总体积的比值决定,而不是
等于构成这种混合物的各种物质的密度的算术平均值。
测量物质的密度
1. 体积的测量
(1)体积的单位:m 3、dm 3(L)、cm 3(mL)、mm 3。
(2)换算关系:1m 3=103dm 3;1dm 3=10cm3;lcm 3=103mm 3;1L=1dm3;1mL=1mm3。
(3)测量工具:量筒或量杯、刻度尺
(4)测量体积的方法
①对形状规则的固体:可用刻度尺测出其尺寸,求出其体积。
②对形状不规则的固体:使用量筒或量杯采用“溢水法”测体积。若固体不
沉于液体中,可用“针压法”——用针把固体压入量筒浸没入水中,或“沉锤法”——用金属块或石块拴住被测固体一起浸没入量筒的液体中测出其体积。
(5)量筒的使用注意事项
①要认清量筒、量杯的最大刻度是多少? 它的每小格代表多少cm 3(毫升)? ②
测量时量筒或量杯应放平稳。③读数时,视线要与筒内或杯内液体液面相平(凹底凸顶) 。
2. 密度的测量
(1)原理:ρ=m/V
(2)方法:测出物体质量m 和物体体积V ,然后利用公式ρ=m/V计算得到ρ。
(3)密度测量的几种常见方法
①测沉于水中固体(如石块) 的密度
器材:天平(含砝码) 、量筒、石块、水、细线。
步骤:用天平称出石块的质量m ;倒适量的水入量筒中,记录水面的刻度V 1;
用细线拴住石块浸没入量筒的水中,记录此时水面的刻度V 2;用公式ρ=m/(V 2–V 1)算出密度。
②测量不沉于水的固体(如木块) 的密度
器材:天平(含砝码) 、量筒、木块、铁块、水、细线。
步骤:用天平称出木块的质量m ;倒适量的水入量筒中,用细线拴住铁块浸
没入量筒的水中,记录水面的刻度V 1;将木块取出,用细线把木块与铁块拴在一
起全部没入量筒的水中,记录此时水面的刻度V 2;用公式ρ=m/(V 2–V 1)算出密
度。
注意:在测固体的密度时,在实验的步骤安排上,都是先测物体的质量再用
排液法测体积。如若倒过来,则会造成固体因先沾到液体而使得质量难以准确测量。
③测量液体(如盐水) 的密度
器材:天平(含砝码) 、量筒、烧杯、盐水。
步骤:用天平称出烧杯和盐水的质量m 1,将烧杯中的盐水倒一部分入量筒中,
记录量筒中液面的刻度V ;用天平称出剩余盐水和烧杯的质量m 2;用公式ρ=(m 1–m 2)/V算出密度。
密度与社会生活
1. 密度作为物质的一个重要属性,在科学研究和生产生活中有着广泛的应用
(1)农业
①用来判断土壤的肥力,土壤越肥沃,它的密度越小。
②播种前选种也用到密度,把要选的种子放在水里,饱满健壮的种子由于密
度大而沉到水底,瘪壳和杂草种由于密度小而浮在水面上。
(2)工业
有些工厂用的原料往往也根据密度来判断它的优劣。例如:有的淀粉制造厂
以土豆为原料,土豆含淀粉量的多少直接影响淀粉的产量。一般来说含淀粉量多的土豆密度较大,所以通过测定土豆的密度不仅能判断出土豆的质量,还可以由此估计淀粉的产量。在铸造厂的生产中也用到密度,工厂在铸造金属物体前,需
要估计熔化多少金属注入仿型的模子里比较合适,这时就需要根据模子的容积和金属的密度,计算出需熔化的金属量,以避免造成浪费。
2. 密度与温度:温度能改变物质的密度。
(1)气体的热胀冷缩最为显著,它的密度受温度的影响也最大。
(2)一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显,因而密度受温度的影响
比较小。
(3)并不是所有的物质都遵循“热胀冷缩”的规律。如:4℃的水密度最大。
3. 密度的应用
(1)鉴别物质。
(2)计算不能直接称量的庞大物体的质量,m=ρV 。
(3)计算不便于直接测量的较大物体的体积,V=m/ρ。
(4)判断物体是否是实心或空心。判断的方法通常有三种:利用密度进行比
较;利用质量进行比较;利用体积进行比较。
典型例题
例1. 一块铁块的质量会发生变化的情况是( )
A .将它熔化成铁水
B .磨掉铁块一个角
C .把它轧成薄铁片
D .从地球运到月球
解析:质量是物体的一种属性,它不随物体的形状、位置、温度和状态的改
变而改变。将它熔化成铁水是状态变了;把它轧成薄铁片是形状变了;从地球运到月球是位置变了;但铁块所含铁的多少没有改变,所以其质量不会改变。磨掉铁块一个角,铁块所含铁物质减少了,所以质量变了。故选B .
答案:B
例2. 如图是小华利用合金块、水等器材来探究浮力的实验情景。设计甲乙、丙所示实验的目的是为了探究浮力的大小与 的关系.合金块浸没
在水中时所受浮力为 _______N,合金块的体积为 m3,其密度为 kg /m 3.(g取10N /kg)
解析:如甲、乙、丙三图所示的实验,探究的是浮力的大小与排开液体体积
的关系;由甲、乙两图得出,合金块浸没在水中受到的浮力:F 浮=G ﹣F 示=3N﹣2N=1N,
∵F 浮=ρ水V 排g ,∴合金块的体积:V=V排===1×10-4m 3,
合金块的质量:m =
=3×103kg/m3. ==0.3kg,合金的密度:ρ==
答案:排开液体的体积;1;1×10-4;3×103
例3. 为了测量一元硬币的密度,小刚用天平测量10枚硬币的质量,平衡时右盘所加砝码及游码的位置如图(甲)所示;图(乙)是10枚硬币放入量筒前后的液面情况。由测量可得10拨硬币质量为_______g,10枚硬币的体积为________ml.所测硬币材料的密度为_________kg/m3.
解析:(1)根据天平的读数方法,物体的质量等于砝码质量加上游码对应的刻度值,硬币的质量=50g+10g+4g=64g。(2)根据量筒读数方法,视线与液体凹面底部平行,读出未放入硬币时的体积V 1=30ml,放入硬币时的体积V 2=38ml,硬币
的体积=V2﹣V 1=38ml﹣30ml=8ml。(3)ρ
答案:53.64;8;8×103
硬币===8g∕cm3=8×103kg∕m3.
例4. 下列对物质世界的认识正确的是( )
A .太阳是宇宙的中心 B.香气扑鼻可以作为分子运动的证据
C .原子是不可再分的最小粒子 D.用摩擦的方法可以创造电荷
解析:宇宙是由无数恒星组成的,太阳只是其中一颗,故A 错误;我们能闻到香味是因为香气分子在做无规则运动被我们呼吸到,故B 说明分子在运动,故B 正确;原子是由位于原子中心的原子核及核外转动的电子组成的,故C 错误;电荷是守恒的,既不会被创生也不会被消灭,故摩擦起电不会创造电荷,只是引起了电荷的移动,故D 错误。
答案:B
例5.某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上,沉在足够深的乙液体底部。通过这个信息可知( )
A .该材料的密度一定小于甲液体的密度 B.该材料的密度一定大于乙液体的密度
C .该材料的密度一定等于甲液体的密度 D.该材料的密度一定等于乙液体的密度
解析:当ρ
ρ物物<ρ液时,物体上浮直至漂浮;当ρ物=ρ液时,物体悬浮;当>ρ液时,物体下沉。由题意可知,空心球漂浮在甲液体的液面上,则该空
心球的密度一定小于甲液体的密度.如果是实心球的话,因为实心球的密度比空心球的密度大,而甲液体的密度也比空心球的密度大,则实心球(材料)的密
度与甲液体的密度关系就有三种情况:可能小于甲液体的密度,可能等于甲液体的密度,也可能大于甲液体的密度;空心球沉在乙液体底部,则该空心球的密度大于乙液体的密度,那么如果是实心球的话,则实心球(材料)的密度一定大于乙液体的密度。
答案:B
第十一章 多彩的物质世界
内容提要
宇宙和微观世界
1宇宙是由物质组成的
“物体”与“物质”的区别和联系:物体是指具有一定形状、占据一定空间,
有体积和质量的实体。而物质则是指构成物体的材料。比如桌子这个物体是由木头这种物质组成的,窗棱这个物体是由铁这种物质组成的。
2. 物质是由分子组成的,分子是由原子组成的
(1)分子的大小:如果把分子看成球形,一般分子的大小只有百亿分之几米,
通常用10-10m 做单位来量度。
(2)原子的结构:原子由原子核和电子组成,原子核由中子和质子组成。
3. 固态、液态、气态的微观模型
(1)固态物质中,分子的排列十分紧密,分子具有十分强大的作用力。因此,
固体具有一定的体积和形状,但不具有流动性。
(2)液体物质中,分子没有固定的位置,运动比较自由,粒子间的作用力比
固体的小。因此,液体没有确定的形状,但有一定的体积,具有流动性。
(3)气体物质中,分子极度散乱,间距很大,并以高速度向四面八方运动,
粒子间的作用力极小,容易被压缩。因此,气体具有很强的流动性,但没有一定的形状和体积。
4. 纳米技术
(1)纳米是长度的单位。1nm=10-9m 。
(2)纳米科学技术是指纳米尺度内(0.1~100nm) 的科学技术,研究对象是一
小堆分子或单个的原子、分子。
(3)纳米技术是现代科学技术的前沿,它在电子和通信方面、医疗方面、制
造业方面等都有应用。
质量
l. 质量
(1)定义:物体中所含物质的多少叫质量,用字母m 表示。
(2)质量的单位:国际上通用的质量单位有千克(kg) 、吨(t)、克(g)、毫克
(mg),其中千克是质量的国际单位。
(3)换算关系:1t=1000kg;1kg=1000g;1g=1000mg。
(4)质量是物质的一种属性,它不随物体的形状、状态、温度和地理位置的
改变而改变。
2. 质量的测量:用天平
(1)构造:托盘天平由横梁、指针、分度盘、标尺、游码、托盘、平衡螺母
构成,每架天平配制一盒砝码。盒中每个砝码上都标明了质量大小,以“克”为单位,用符号“g ”表示。
(2)使用:先将天平放水平;后将游码左移零;再调螺母反指针;左放物体
右放码;四点注意要记清。调整平衡后不得移动天平的位置,也不得移动平衡螺母;左盘放被测物体,右盘中放砝码;物体的质量=盘中砝码总质量+游码在标尺上所对的刻度值(俗称游码质量) 。
四点注意:被测物体的质量不能超过量程;向盘中加减砝码时要用镊子,不
能用手接触砝码,不能把砝码弄湿、弄脏;潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中;砝码要轻拿轻放。
密度
1. 物质的质量与体积的关系:同种物质的质量和体积成正比,其比值为定值。
2. 密度
(1)定义:单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度,用符号ρ表示。
(2)公式:ρ=m/V。式中,ρ表示密度;m 表示质量;V 表示体积。
(3)单位:国际单位是千克/米3(kg/m3) ,读做千克每立方米;常用单位还有:
克/厘米3(g/cm3) ,读做克每立方厘米。换算关系:1g/cm3=1x103kg/m3。
(4)密度是物质的一种特性,它只与物质种类和温度有关,与物体的质量、
体积无关。
(5)混合物质的密度应由其混合物质的总质量与总体积的比值决定,而不是
等于构成这种混合物的各种物质的密度的算术平均值。
测量物质的密度
1. 体积的测量
(1)体积的单位:m 3、dm 3(L)、cm 3(mL)、mm 3。
(2)换算关系:1m 3=103dm 3;1dm 3=10cm3;lcm 3=103mm 3;1L=1dm3;1mL=1mm3。
(3)测量工具:量筒或量杯、刻度尺
(4)测量体积的方法
①对形状规则的固体:可用刻度尺测出其尺寸,求出其体积。
②对形状不规则的固体:使用量筒或量杯采用“溢水法”测体积。若固体不
沉于液体中,可用“针压法”——用针把固体压入量筒浸没入水中,或“沉锤法”——用金属块或石块拴住被测固体一起浸没入量筒的液体中测出其体积。
(5)量筒的使用注意事项
①要认清量筒、量杯的最大刻度是多少? 它的每小格代表多少cm 3(毫升)? ②
测量时量筒或量杯应放平稳。③读数时,视线要与筒内或杯内液体液面相平(凹底凸顶) 。
2. 密度的测量
(1)原理:ρ=m/V
(2)方法:测出物体质量m 和物体体积V ,然后利用公式ρ=m/V计算得到ρ。
(3)密度测量的几种常见方法
①测沉于水中固体(如石块) 的密度
器材:天平(含砝码) 、量筒、石块、水、细线。
步骤:用天平称出石块的质量m ;倒适量的水入量筒中,记录水面的刻度V 1;
用细线拴住石块浸没入量筒的水中,记录此时水面的刻度V 2;用公式ρ=m/(V 2–V 1)算出密度。
②测量不沉于水的固体(如木块) 的密度
器材:天平(含砝码) 、量筒、木块、铁块、水、细线。
步骤:用天平称出木块的质量m ;倒适量的水入量筒中,用细线拴住铁块浸
没入量筒的水中,记录水面的刻度V 1;将木块取出,用细线把木块与铁块拴在一
起全部没入量筒的水中,记录此时水面的刻度V 2;用公式ρ=m/(V 2–V 1)算出密
度。
注意:在测固体的密度时,在实验的步骤安排上,都是先测物体的质量再用
排液法测体积。如若倒过来,则会造成固体因先沾到液体而使得质量难以准确测量。
③测量液体(如盐水) 的密度
器材:天平(含砝码) 、量筒、烧杯、盐水。
步骤:用天平称出烧杯和盐水的质量m 1,将烧杯中的盐水倒一部分入量筒中,
记录量筒中液面的刻度V ;用天平称出剩余盐水和烧杯的质量m 2;用公式ρ=(m 1–m 2)/V算出密度。
密度与社会生活
1. 密度作为物质的一个重要属性,在科学研究和生产生活中有着广泛的应用
(1)农业
①用来判断土壤的肥力,土壤越肥沃,它的密度越小。
②播种前选种也用到密度,把要选的种子放在水里,饱满健壮的种子由于密
度大而沉到水底,瘪壳和杂草种由于密度小而浮在水面上。
(2)工业
有些工厂用的原料往往也根据密度来判断它的优劣。例如:有的淀粉制造厂
以土豆为原料,土豆含淀粉量的多少直接影响淀粉的产量。一般来说含淀粉量多的土豆密度较大,所以通过测定土豆的密度不仅能判断出土豆的质量,还可以由此估计淀粉的产量。在铸造厂的生产中也用到密度,工厂在铸造金属物体前,需
要估计熔化多少金属注入仿型的模子里比较合适,这时就需要根据模子的容积和金属的密度,计算出需熔化的金属量,以避免造成浪费。
2. 密度与温度:温度能改变物质的密度。
(1)气体的热胀冷缩最为显著,它的密度受温度的影响也最大。
(2)一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显,因而密度受温度的影响
比较小。
(3)并不是所有的物质都遵循“热胀冷缩”的规律。如:4℃的水密度最大。
3. 密度的应用
(1)鉴别物质。
(2)计算不能直接称量的庞大物体的质量,m=ρV 。
(3)计算不便于直接测量的较大物体的体积,V=m/ρ。
(4)判断物体是否是实心或空心。判断的方法通常有三种:利用密度进行比
较;利用质量进行比较;利用体积进行比较。
典型例题
例1. 一块铁块的质量会发生变化的情况是( )
A .将它熔化成铁水
B .磨掉铁块一个角
C .把它轧成薄铁片
D .从地球运到月球
解析:质量是物体的一种属性,它不随物体的形状、位置、温度和状态的改
变而改变。将它熔化成铁水是状态变了;把它轧成薄铁片是形状变了;从地球运到月球是位置变了;但铁块所含铁的多少没有改变,所以其质量不会改变。磨掉铁块一个角,铁块所含铁物质减少了,所以质量变了。故选B .
答案:B
例2. 如图是小华利用合金块、水等器材来探究浮力的实验情景。设计甲乙、丙所示实验的目的是为了探究浮力的大小与 的关系.合金块浸没
在水中时所受浮力为 _______N,合金块的体积为 m3,其密度为 kg /m 3.(g取10N /kg)
解析:如甲、乙、丙三图所示的实验,探究的是浮力的大小与排开液体体积
的关系;由甲、乙两图得出,合金块浸没在水中受到的浮力:F 浮=G ﹣F 示=3N﹣2N=1N,
∵F 浮=ρ水V 排g ,∴合金块的体积:V=V排===1×10-4m 3,
合金块的质量:m =
=3×103kg/m3. ==0.3kg,合金的密度:ρ==
答案:排开液体的体积;1;1×10-4;3×103
例3. 为了测量一元硬币的密度,小刚用天平测量10枚硬币的质量,平衡时右盘所加砝码及游码的位置如图(甲)所示;图(乙)是10枚硬币放入量筒前后的液面情况。由测量可得10拨硬币质量为_______g,10枚硬币的体积为________ml.所测硬币材料的密度为_________kg/m3.
解析:(1)根据天平的读数方法,物体的质量等于砝码质量加上游码对应的刻度值,硬币的质量=50g+10g+4g=64g。(2)根据量筒读数方法,视线与液体凹面底部平行,读出未放入硬币时的体积V 1=30ml,放入硬币时的体积V 2=38ml,硬币
的体积=V2﹣V 1=38ml﹣30ml=8ml。(3)ρ
答案:53.64;8;8×103
硬币===8g∕cm3=8×103kg∕m3.
例4. 下列对物质世界的认识正确的是( )
A .太阳是宇宙的中心 B.香气扑鼻可以作为分子运动的证据
C .原子是不可再分的最小粒子 D.用摩擦的方法可以创造电荷
解析:宇宙是由无数恒星组成的,太阳只是其中一颗,故A 错误;我们能闻到香味是因为香气分子在做无规则运动被我们呼吸到,故B 说明分子在运动,故B 正确;原子是由位于原子中心的原子核及核外转动的电子组成的,故C 错误;电荷是守恒的,既不会被创生也不会被消灭,故摩擦起电不会创造电荷,只是引起了电荷的移动,故D 错误。
答案:B
例5.某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上,沉在足够深的乙液体底部。通过这个信息可知( )
A .该材料的密度一定小于甲液体的密度 B.该材料的密度一定大于乙液体的密度
C .该材料的密度一定等于甲液体的密度 D.该材料的密度一定等于乙液体的密度
解析:当ρ
ρ物物<ρ液时,物体上浮直至漂浮;当ρ物=ρ液时,物体悬浮;当>ρ液时,物体下沉。由题意可知,空心球漂浮在甲液体的液面上,则该空
心球的密度一定小于甲液体的密度.如果是实心球的话,因为实心球的密度比空心球的密度大,而甲液体的密度也比空心球的密度大,则实心球(材料)的密
度与甲液体的密度关系就有三种情况:可能小于甲液体的密度,可能等于甲液体的密度,也可能大于甲液体的密度;空心球沉在乙液体底部,则该空心球的密度大于乙液体的密度,那么如果是实心球的话,则实心球(材料)的密度一定大于乙液体的密度。
答案:B