我们经常说:铁比木头重,水银比水重,实际上这种讲法,还包含着一个条件:那就是指同体积的铁和木头以及同体积的水银和水说的,只是没有讲出来罢了。所以要比较各种物质的轻重,必须用相同的体积,否则一大块木头怎么会比一只小铁钉轻呢?
在物理学中,常用单位体积的物质的质量来比较。在地球表面,质量的直观测量是通过物体在地球引力场中获得的重力值来体现的,这个重力值日常称物体的重量。例如1立方厘米的铁的重量是7.8克,1立方厘米的水银的重量是13.6克,1立方厘米的水的重量是1克等等。这样,各种物质的轻重就非常明显了。当然,重量其实是物体所受重力的值。严格讲,这些数值后的单位为克力,只是我们为了与实际生活接轨,省去了“力”字,这是在学习物理早期为了便于入门采用了方便认知的表述。
从上述我们可建立一个概念,用于比较不同物质,这就是密度。即单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度。也可表述为物体的质量和该物体的体积的比。若用公式表示就是:
|
|
质量 |
密度 |
= |
 |
|
|
体积 |
公式中的密度是指某种物质的密度;质量是指具体由该种物质构成的物体的质量,其值在地球上常用该物体的重量值来代替;体积是指该物体的体积。
密度的单位是质量和体积单位的组合。如果体积的单位用1厘米3,质量的单位用1克来表示,那么密度的单位就是1克/厘米3,读做1每立方厘米克.例如铁的密度是7.8克/厘米3,水银的密度是13.6克/厘米3。若进行拓展,我们还可以用1千克/分米3和1吨/米3来表示。
常见物质的密度
物质 |
密度(克/厘米3) |
金 |
19.3 |
铅 |
11.4 |
铜 |
8.9 |
铁 |
7.8 |
钢 |
7.8 |
铝合金 |
2.8 |
铝 |
2.7 |
镍 |
8.8 |
银 |
10.5 |
冰 |
0.9 |
木料 |
0.4~0.8 |
玻璃 |
2.5~2.7 |
水银(0℃) |
13.6 |
海水(15℃) |
1.03 |
水(4℃) |
1.00 |
煤油(15℃) |
0.8 |
汽油(15℃) |
0.70 |
密度这个概念很重要,它是我们选择材料时必须考虑的因素之一。例如飞机上的许多金属部件,我们不用钢来做,而用和钢同样坚固的航空铝合金来做,就是因为这种材料的密度比钢小,而强度并不比钢差,使用后可大大减轻飞机重量。在同样的航空发动机驱动下,飞机能承载更多的载荷。此外,日常生活中的许多现象,有些也和密度有关。例如大部分木块丢入水中总能浮在水面上,这是因为这些木块的密度比水小;铁总是沉在水底下,是因为铁的密度比水大;但是铁会浮在水银面上,是因为铁的密度比水银小。
从密度公式,我们可以看出:要求出各种物质的密度,实际上就是要求出它们的质量和体积,代入公式或用比例推算,就可以求出密度。在地球上,物质的质量值可用它重量的数值来代替。
巩固练习
1、有金属一块,长5厘米,宽4厘米,厚3厘米,重528克。求出它的密度,并且指出它是哪一种金属?解答
|