八年级物理密度与浮力复习与总结上海科技版知识精讲Word格式.docx

八年级物理密度与浮力复习与总结上海科技版知识精讲Word格式.docx

《八年级物理密度与浮力复习与总结上海科技版知识精讲Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八年级物理密度与浮力复习与总结上海科技版知识精讲Word格式.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

吨、千克、克、毫克，它们顺次是千进位，如一根针质量约几十毫克；

一个人质量约几十千克；

一个鸡蛋约几十克；

大型翻斗车载货几十吨。

人们在生活中习惯讲人的体重，称的物体重等等，实际就是物理学中的质量。

　3.托盘天平的使用

　　托盘天平必须置于水平台上使用，将游码归零后调节平衡螺母使横梁平衡（即指针指在分度盘的中线处），被测物放左盘，砝码放右盘，调节砝码与游码使横梁再次平衡。

砝码加游码所示的质量就是待测物质量，与任何测量仪器一样，所测物质量不能超过天平的最大秤量，也不能小于天平的最小感量。

天平属精细仪器，必须保持清洁、干燥，要注意轻拿轻放。

（1）空载平衡的调节

　　①天平必须置于水平台面上。

　　②游码拨到最左端的零位置。

　　③调节横梁两端的平衡螺母使横梁上指针指在分度盘的中线处。

若指针指在分度盘中线左侧，则需把平衡螺母向右移动，反之就向左移动。

　　必须指出，调节平衡后的天平经移动后使用前仍要重新调节空载平衡，不能直接使用。

（2）游码的使用

　　游码是天平测量准确度的标志。

使用前首先认清游码上的最小刻度值。

如图所示游码范围是2g，每一小格表示0.1g，。

游码示数应以游码的左侧对齐格数所示质量，下图所示游码位置是0.7g。

　　（3）载物平衡的调节

　　称物体质量时，左盘放待测物，右盘置砝码，称量时首先估测物体的质量，选取砝码要由大至小顺序，以最小砝码加上后右盘微翘再移动游码使之平衡，砝码数加游码数即得物体质量。

　　必须注意的是在载物调平衡时，绝对不允许去移动平衡螺母。

　　（4）“补差法”测液体质量

　　称液体或带有腐蚀性的物体时，必须先称容器的质量，再称容器和待测物的总质量，最后用总质量减去容器质量就得待测物质量。

物理上称之谓“补差法”。

对于一切易污染、易腐蚀的物体都应该采用此法去称量，绝不可以直接称量而导致天平损坏。

　　（5）天平的妥善使用

　　天平属于精密仪器，因此在整个使用中必须注意：

①轻拿轻放，不可让天平受到强烈振动。

②干净卫生，不可让盘、梁等沾上污物或受到锈蚀。

③砝码必须使用镊子，不能用手直接取砝码，保证砝码的精确。

④用后应将游码归零，砝码归盒；

横梁用固定圈固定，保证支架刀口不受损伤从而增强灵敏度。

二.密度及其实验测定

　1.对密度概念的理解

　　密度是表征物质特性的物理量。

它表示单位体积的某种物质的质量大小。

每种物质都有一定的密度，与物体的质量大小、体积大小无关。

1g水和1kg水密度是相同的。

不同的物质密度一般是不相同的。

铁与铝的密度，油与水的密度都不相同。

由于水的密度比油大，因此一滴水的密度仍要比一桶油的密度大。

　　密度是个复合的物理量。

根据密度的定义，可以得出密度计算公式ρ=m/V。

绝不能认为密度与质量成正比，与体积成反比。

　　密度公式的意义包含有：

（1）不同物质的物体，质量相等时，密度较大的物体其体积较小，如：

质量相等的铜块和铁块，铜块体积小于铁块体积。

即当质量相等时，体积跟密度成反比。

（2）不同物质的物体，体积相等时，密度较大的物体其质量较大。

同一个瓶装满水和装满油相比较，装满水的质量大。

即当体积相同时，质量跟密度成正比。

　2.密度的单位及换算

　　在国际单位中，质量单位是kg，长度单位是m，体积单位就是m3。

根据密度计算公式可知密度单位是kg／m3。

水的密度是1.0×

103kg／m3，其读法是：

1.0×

103千克每立方米。

意义是：

1m3的水，质量是1.0×

103kg。

　　在常用单位中、质量单位经常取g，体积单位经常取cm3（即ml），因此常用密度单位是g／cm3。

它与国际单位的换算关系是：

　　以水的密度为例，可写成1g／cm3，其意义是1cm3的水质量是1g。

　　密度的实用单位除g／cm3外还可用kg／dm3和t／m3，有时使用这些单位能使计算简化。

　3.应用天平和量筒测密度

（1）量筒（或量杯）的使用

　　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。

量筒使用前应看清量程及每一小格所表示的体积，量筒（或量杯）的所示体积单位一般是ml，即cm3。

倒入、倒出液体时应小心，不能溢出。

尤其是用排水法测固体体积时，预先放入的水要适量，水不能少得淹不住物体，也不能多得溢出量杯。

　　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。

下图所示三个图中，A图是正确的读数法。

（2）测不规则固体物质的密度

　　固体的质量可直接用天平称得，外形不规则物体的体积可通过“排水法”来测定。

从量筒中读出水面指示的两次体积之差即物体排开水的体积也就是物体的体积。

然后，根据密度定义公式求得密度。

　　（3）测液体密度

液体体积可以直接用量筒（或量杯）测出，其质量就要通过“补差法”来测定，即先称出容器的质量，再称出容器与液体的总质量，两者之差就是倒入容器内液体的质量，再根据ρ=m/V。

求得密度。

（4）怎样测密度小于水的固体的体积

　　如测木块、石蜡等密度小于水的物体的体积，浸入量筒中时将浮在水面上，怎样利用量筒测量它的体积呢？

　　方法一：

用细棒将物体顶入水下。

　　方法二：

物体下挂一重物，先把重物浸入水中，读出量筒中水面的读数，再把重物拉着待测物体一起浸没在水中，再读出这时水面的读数，两次读数的差就是待测物体的体积了.

三.质量与密度的比较

　　质量和密度是物理学中的重要概念。

质量是物理学最基本的概念之一，物理学各个分支学科都离不开它。

密度是表征物质特性的物理量，应用广泛，在大气压强、液体压强和浮力等都要用到密度概念，因此质量和密度是初中物理学中的重要概念。

　　质量和密度两概念密切相关又截然不同，联系起来讨论，可以在比较异同中加深理解，符合物理概念的教学规律和同学的认识规律。

　　跟简单的物理现象相比，质量和密度的知识概念都深了一个层次。

密度这个表征物质特性的物理量由质量和体积共同构成，而同学们对物质、质量概念的理解尚浅，同学们要学会这些知识需要较高的分析、概括能力，通过观察、实验，分析物理事实，找出共同特征，从而概括出概念的内涵，这就属于较高层次的思维能力了。

　　“密度是物质的一种特性，每种物质都有一定的密度”也是有条件的，因为密度是由质量和体积共同决定的，质量不变，体积随温度变化而发生变化，那么密度随之也发生变化。

实际应用中，为了说明问题方便起见，常引入平均密度，由几种物质组成的物体或者内含空隙的物体，质量跟体积的比值叫做这种物体的平均密度。

例如地球的平均密度是5.5×

103千克/米3。

四.测物质密度的方法按其原理可分为以下几种：

（先讲两种）

　1.利用密度的定义，测物质的密度

根据密度的定义：

单位体积的某种物质的质量，叫做这种物质的密度，即：

ρ=m/V。

可知：

只要测出待测物体的质量和体积，就可求得待测物体的密度。

这是测物质密度的最基本的方法。

由密度公式ρ=m/V。

可得：

m=ρV，V=m/ρ。

因此，可利用待测物体与已知密度的

　　中测得其中之一，就可求得待测物体的密度。

　例1.[器材]天平，量筒2只，适量水，待测液体。

　　[步骤]

（1）在天平左右盘中各放一量筒，调节天平平衡。

（2）在一量筒中倒入适量的水，记下体积为V1。

　　（3）在另一量筒中倒入待测液体。

直至天平平衡，记下体积为V2。

　例2.[器材]天平，砝码，烧杯，适量水，待测液体。

　　[步骤]

（1）用天平测出烧杯的质量为m1。

（2）在烧杯中倒入适量的水，记下水的高度，用天平测量现在的质量为m2。

　　（3）将水倒去，在烧杯中倒入同样高的待测液体，测得质量为m3。

2.利用浮力的有关概念测密度

　　利用浮力的有关概念测物质密度，有以下三种。

　　2.l根据阿基米德定律：

F浮=ρ液gV排，及浮力又等于物体在空气中和浸没在液体中的视重差，即F浮＝G－G’，通过计算，求得密度

　例3.[器材]弹簧秤，水，待测物块。

　　[步骤]（l）用弹簧秤测得待测物块在空气中的视重为G。

（2）将此待测物块浸没在水中，用弹簧秤测得其视重为G’。

　　如将上述待测物块换成已知密度的物块，用上述方法可测得液体密度。

　　2.2利用悬浮在液体中的物体的密度与液体密度相等的原理，测物质的密度。

　　例4.[器材]比重计，水，盐，待测密度的鸡蛋。

　　[步骤]（l）把鸡蛋放入水中，在水中加适量的盐，直至鸡蛋悬浮在盐水中。

（2）用比重计测出此时盐水的密度为ρ液。

　　（3）计算：

∵F浮=G物，∵ρ液gV排=ρ蛋gV蛋，

　　∴V排=V蛋，∴ρ蛋=ρ液.

　　实验室中测血液的密度就是利用了这一原理。

先配制好不同密度的硫酸铜溶液（蓝色），然后将血液分别滴入硫酸铜溶液中（血滴与硫酸铜溶液难溶），如血滴悬浮，则血液的密度就是这一硫酸铜溶液的密度。

　　2.3利用漂浮在液面上的物体，所受重力与浮力相平衡这一原理，测物质密度。

　例5.[器材]均匀长柱体，铁丝，刻度尺，水，待测液体。

　　[步骤]

（1）用刻度尺测出均匀长柱体的长为h0。

（2）在均匀长柱体的一端绕上少许铁丝，使其能直立地漂浮在水中及待测液体中。

　　（3）用刻度尺分别测出其露出水面和露出待测液体表面的高度分别是h1、h2。

　　（在上述计算过程中，因所绕铁丝体积远小于均匀长柱体浸没部分体积，故将其忽略不计）

　　比重计就是利用上述原理制成的。

　　利用上述原理也可测漂浮在水面上的物体的密度。

　例6.［器材］量筒，水，待测物块，细针。

　　[步骤]

（1）先在量筒中倒入适量的水，记下体积为V3。

（2）把待测物放入量筒中，记下此时水面升高到的体积为V2。

　　（3）用细针将待测物全部揿入水中，记下此时水面升高到的体积为V3。

五.有关密度的几个问题

　1.密度之最

　　地球上已发现的100多种元素中，密度最大的是金属锇，它的密度是22.6×

103千克／米3；

密度最小的是氢气，在标准状况下，它的密度是0.09千克／米3。

宇宙中，目前已观察到的物质中，星体密度最大的是白矮星，其密度是3×

1010千克／米3；

天体中密度最大的可属奇妙的黑洞了，它的密度竟然达到1.0×

1022千克／米3，可以称得上密度之最了.密度最小的星体看来要属庞然大物“巨星”和“超巨星”，它们的密度只有氢气的17万分之一！

然而，彗星的密度还要小得多，至于宇宙空间的星际物质，在与地球大小相近的宇宙空间内，星际物质的总质量只有l～2千克，这是名符其实的宇宙密度之最了。

　2.受热时物质密度的变化

　　一般说来，物质的密度随温度而变化。

物体（不论固体、液体、气体）受热时，温度升高，体积将随之膨胀（水在0~4℃时是反常膨胀），但是组成物体的物质多少却不随温度而变化。

由密度公式可知，物体温度升高时，由于体积膨胀，密度将随之减小，对固体和液体，这一改变不很显著，因此一般不去考虑固体和液体的密度随温度的变化。

然而，气体的密度随温度的变化十分显著，以水蒸气（饱和）为例，0℃时的密度为4.84×

10-3千克／米3，100℃时，密度达0.6千克／米3，可以看出，100℃时水蒸气（饱和）的密度是0℃时的124倍。

其他气体的密度与温度也有十分密切的关系，课本中气体密度表中所列出的数据，是指通常条件（常温、常压）下的密度。

六.密度在生产生活中的应用

　　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。

　　在科学史上，氩就是通过计算未知气体的密度发现的。

1892年英国化学家雷姆赛发现从空气中提取的氮气密度比从硝酸氨里提取的氮气的密度大0.5%。

开始它以为是从空气中提取的氮气不纯，于是想办法除去了氮气中所含的二氧化碳、氧气、水分，但仍发现从空气中提取的氮气密度大，他由此推断空气中可能含有一种未知的气体，并计算出这种未知气体的密度比氧气和氮气的大。

后来经过光谱分析，确认了空气中果然含有一种以前不知道的新气体，把它命名为氩。

　　密度在农业上可以用来判断土壤的肥力.一般的土壤含有无机物（矿物质）和有机物（腐殖质），含有腐殖质越多的土壤越肥沃，如果土壤含矿物质多，因为矿物质的密度较大，所以这种土壤的密度也较大，一般含矿物质多的土壤密度为2.6×

103千克/米3，如果土壤含有腐殖质多，则土壤的密度较小，例如黑土的密度一般为2.3×

103千克/米3，因此土壤越肥沃，它的密度越小，假如土壤的密度较大，可以初步判断这种土壤是比较贫脊的。

在农业上除了应用密度来判断土壤的肥力外，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，瘪壳和杂草种子由于密度小而浮在水面。

在工业生产上，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型砂的模子里比较合适，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。

浮力：

一.浮力

1.什么是浮力

浸在液体或气体中的物体会受到液体或气体对它竖直向上的托力，这就是浮力。

　2.物体浮沉条件

　　浸在液体的物体，受到两个力的作用——重力和浮力，物体的运动状态由这两个力的合力效果决定。

根据同一直线二力合成知识可知：

当浮力小于重力时，合力方向竖直向下，物体就下沉。

当浮力大于重力时，合力方向竖直向上，物体就上浮，直至部分物体露出液面，这种状态叫漂浮。

当浮力等于重力时，二力平衡，物体在液体内可以静止在任何一个位置，这种状态叫悬浮。

　　由此可见，物体所处的状态由重力和浮力共同决定。

需要指出的是，物体在悬浮或漂浮时，浮力都等于重力，所不同的是前者物体完全浸在水中（也叫浸没），后者物体部分浸在水中。

　3.浮力测量方法

　　先用弹簧秤在空气中测出物体重G，再用弹簧秤测出物体浸在液体中时的重G＇，弹簧秤二次示数的差就是浸在液体中物体所受的浮力大小，即F浮=G-G＇。

二.阿基米德原理

影响浮力大小的因素：

　　同学们对影响浮力大小的因素可能产生的模糊认识主要有以下一些：

　1.在研究决定浮力大小的因素时，同学们首先想到的常常是物体本身的因素，如：

物体的密度，物体的形状、体积等。

　2.在观察物体浸入液体中体积不同，受到的浮力也不同后，最易得出浮力大小与浸入液体的深度有关的错误结论。

对于这些错误认识，我们主要靠实验来验证，同学们才能印象深刻。

下面介绍几个简单的演示实验：

（1）浮力与物体的密度无关。

用弹簧秤分别测量体积相同的铁、铝圆柱体浸没在同一液体中受到的浮力，结果浮力相等。

说明浮力的大小与物体的密度无关。

（2）浮力与物体的形状无关。

做一个2.4×

2.4×

2.4厘米3的立方体与一个1.2×

4.8厘米3的长方体（密度大于水），用弹簧秤分别测出它们全部浸入水中时受的浮力，可以看到浮力相等。

这两个物体浸入水中的体积相等，形状不同，说明浮力与物体的形状无关。

　　（3）浮力与物体全部浸入液体后的深度无关。

在弹簧秤下挂一下圆柱体，使圆柱体浸没在液体中不同的深度，弹簧秤的示数不变，即浮力不变。

说明浮力与物体浸在液体中的深度无关。

　　浮力的大小只跟液体的密度和物体排开的液体的体积有关，而跟物体浸入液体中的深度、物体的形状、密度、物体在液体中是否运动等因素无关。

　1.正确理解阿基米德原理

　　浸在液体里的物体受到向上的浮力，大小只与物体排开液体的体积和液体的密度有关，与物体形状、密度无关。

当物体完全浸没在液体中时，V排=V物，此时浮力大小与深度无关；

当物体部分浸入液体时，V排<

V物，浮力大小只决定于被排开液体的重力。

因此，浮力大小与物体体积没有必然的关系。

　　阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。

由于气体充满整个空间，因此气体中的物体体积始终等于排开气体的体积。

　2.对浮力公式的认识

　　①G排是物体排开液体的重力而不是液体自身的重力。

如可以用1N重力的水，产生2N浮力吗？

因为浮力大小是指排开水的重力，只要设法将1N的水包围在一个体积为0.2dm3的物体周围，则水对该物体的浮力就是2N。

　　②ρ液是指液体的密度，而不是物体的密度。

排液体积相同的各种不同材料的物块，无论空心还是实心，浸没在同种液体中时，所受浮力大小都相等。

③V排是排开液体的体积，不一定是物体的体积。

当物体逐渐浸入液体中时，排开液体体积在变大而物体体积并没有变化。

当物体完全浸没在液体内任一深度时，物体体积始终不变，排开液体体积也不变，所以浮力大小与深度无关。

应如何理解“F浮=ρ液gV排”中的V排　

　　阿基米德原理告诉我们，浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

其数学表达式为

F浮=ρ液gV排。

从公式可看出，若物体在液体中确实受到浮力，则其大小将取决于被物体排开的那部分液体的密度ρ液和被物体排开的液体中对产生浮力有贡献的那部分液体的体积V排，而与其它因素无关，对V排，同学们易产生以下几个方面的误解。

（1）在一般情况下，V排是指被物体排开的液体的体积，它有别于但又依赖于物体的体积V物。

例如，如下图所示，把截面积为S，长为L的圆柱体沿竖直方向缓慢浸入水中。

当圆柱浸入水中的深度为L1时，圆柱体排开液体的体积等于其在液面以下部分的体积，即V排=SL1，显然，V排小于物体的体积V物=SL。

当圆柱体浸入水中的深度L1逐渐增加时，V排也逐渐增大，但总小于圆柱体的体积S·

L。

只有当圆柱体全部浸入水中且其下表面不与容器底接触时，才有V排=V物。

所以，物体排开液体的体积与物体体积之间的关系（在一般情况下）为V排≤V物。

那种对V排一定等（小）于V物的说法，实际是对V排的误解之一。

（2）在下图所示的容器中盛有2分米3的水，当把一个体积为10分米3，形状和容器相似且直径略小于容器内径的圆柱体放入此容器中时，水面恰将圆柱体淹没，求圆柱体所受的浮力多大？

　　分析和解：

容器中原有水的体积为2分米3，将体积是10分米3的圆柱体浸入水中，因水具有流动性，故其将从图甲所处的分布形式因被物体挤压而过渡到图乙的分布形式将圆柱体淹没。

使原来仅占有2分米3的空间的水因圆柱体的介入改变为占有12分米3的空间。

此时圆柱体排开液体的体积V排=10分米3，大于容器中原有液体的体积。

圆柱体所受浮力为F浮=ρ水gV排=1×

103千克/米3×

9.8牛/千克×

10×

10-3米3=98牛，大于容器中原有水的重力G水=ρ水gV=1×

2×

10-3米3=19.6牛。

　　从上述分析过程可看出：

物体排开液体的体积可以大于容器中原有液体的体积，物体在液体中所受的浮力同样可以大于原容器中的液重。

所以，物体排开液体的体积最多只能等于容器中原有液体体积的说法是对V排的又一种误解。

类似于10牛顿的水最多只能产生10牛顿的浮力，也是因为V排的片面理解所造成的。

（3）任何定律原理都有其适用条件，阿基米德原理也有其适用条件。

如果一个物体全部浸入水中而未被水完全包围，如下图所示，便不能用阿基米德原理来计算物体在液体中所受的浮力。

而必须对物体如实进行受力分析，算出液体对物体各个面上的压力，进而算出其合力，可以发现，这个合力的大小并不等于物体排开的液体所受的重力，其方向可以指向任意方向，因此这个合力也就不是通常意义下的浮力了。

三.浮力大小的计算

　　在现阶段，有关浮力的计算主要依据是阿基米德原理，即浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

写成公式即为

　　F浮=G排=ρ液gV排

（1）

　　其实，只要我们稍加分析便会得知，当液体里的物体排开液体的体积有了增量△V排时，它所受到的浮力也有相应的增量△F浮，且有

　　△F浮=ρ液g△V排=△G排

（2）

　　即浸入液体里的物体所受浮力大小的增量等于它排开的液体的增量受到的重力。

（2）式虽然是从第

（1）式推导而来，但从物理含义上来看，它们是有区别的。

（1）式所强调的是处于液体中的物体受到的浮力的大小与其决定因素的关系。

（2）式则表明某一液体中的物体所排开的液体体积的变化与相应浮力的变化的关系，而这一关系不牵涉到物体所受浮力的大小。

（2）式的这一特点在解决有关问题时是非常有用的。

　　对于浮力大小的计算，通常有如下三种基本方法：

　　1.利用阿基米德原理计算。

若已知液体密度ρ液和物体排开液体的体积V排，可根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排计算（当物体浸在气体中时，则F浮=ρ气gV排）。

此法也叫原理法或公式法。

　　2.利用漂浮或悬浮条件计算。

若物体漂浮在液面或悬浮在液体（或气体）中时，应根据物体所受浮力与物重等大（即F浮=G物）来计算。

此法也称为平衡法。

3.利用两次侧重之差计算。

若用弹簧秤先后称量同一物体在空气中和液体中物重时其读数分别为G和G′，则物体在液体中所受浮力为F浮=G-G′。

此法常称为重差法。

四.浮力的应用

1.密度计

密度计也叫比重计或浮秤，是工农业生产和科学实验中使用很普遍的一种测量液体密度的仪器。

它是一根密闭的玻璃管，上部粗细均匀，内壁贴有刻度纸，下部较粗，下端装有铅丸或水银，使玻璃管能竖直浮在液面上。

　　常用的密度计有两种。

一种是用来测量密度大于水（即密度大于1.0×

103千克/米3）的液体的密度计，俗称重表，它的下部装的铅丸或水银多一些，这种密度计的最小刻度是“1.00”，它的最小刻度线在最高处，由上而下，顺次是1.1，1.2，1.3……，全部刻度线都在1.00刻度的下面。

另一种是用来测量密度小于水的液体的密度计俗称轻表，它的下部装的铅丸或水银少一些。

这种密度计的最大刻度是“1.00”，它的最大刻度线在最低处，由下而上顺次为0.9、0.8、0.7……。

全部刻度线都在1.00刻度的上面。

测定液体密度时，先将被测液