初中物理 多彩的物质世界

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