高能密度物理实验装置FP-1及其应用

　第14卷　第5期

强激光与粒子束Vol.14,No.5 2002年9月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Sep.,2002　文章编号:　100124322(2002)0520767204

高能密度物理实验装置FP 21及其应用

Ξ

杨礼兵,　孙承纬,　廖海东,　胡熙静

(中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900) 摘　要:　综述了由高能密度物理装置FP 21驱动的固体套筒内爆研究情况。主要内容包括FP 21脉冲功

率装置的特性和所进行的主要物理实验:铝套筒内爆、双套筒碰撞和微喷射、套筒的内爆脉冲屈曲等,给出了各

类实验的典型结果。

关键词:　电磁内爆;　固体套筒;　物理实验

中图分类号:　O361.3 文献标识码:　A

对于研究在cm 3尺度上的强汇聚冲击驱动和等熵驱动压缩,固体套筒内爆技术有着独特的能力。且由于测试和实验参数控制容易,使其在验证计算编码方面亦有优势[1],这项技术在国外受到相当重视[2～4],美国LANL 的Pegasus II 装置(4.3MJ )的驱动速度达13km/s ,内爆压力达0.1TPa 。新建的A TLAS 装置(23MJ ,480kV ,16nH ,0.48亿美元)对47g 的标准套筒,驱动电流近30MA ,内爆速度近14km/s ,该装置于2000年年底已通过验收,并在2001年进行了17次系列实验,目前正迁往内华达实验场安装调试,准备投入次临界试验应用。FP 21是近年来中物院组建的、应用于高能量密度物理实验的脉冲功率装置,是国内第一台同类的实验装置,它利用电磁驱动套筒内爆的技术,可广泛应用于特殊条件下套筒内爆动力学行为、高速飞片的驱动、材料特性以及基础科学和技术研究。迄今为止,在FP 21装置上已正式进行了50余发典型的物理实验,主要包括套筒内爆行为、微喷射、内爆屈曲三大类。本文将简要回顾FP 21装置概况,并给出相关物理实验的结果及分析。1　FP 21脉冲功率装置概况

FP 21装置主要包括能源系统、汇流器件、靶室、闭合开关等。能源系统由216台MCF5024脉冲电容器构

成一个二级的Marx 电容器组,最大贮能为1.08MJ 。电容器组额定电容量为216

μF ,额定电压100kV (±50kV 充电),对圆柱形电感负载最大电流可达4MA ,上升沿约7

μs 。汇流器件均采用6mm 厚的T 字型铝合金板,中间采用不同的固体介质混合绝缘(聚酯薄膜和环氧板)。闭合开关是FP 21装置上的一个关键部件[5]。由于技术和工程上的因素,一直采用爆炸驱动的闭合开关,即用雷管(或加小量炸药)驱动特殊部件产生金属射流,进而穿透绝缘膜导通开关两极。

Fig.1　A typical solid liner

图1　典型固体套筒示意图

为了限制反向电流,根据实验要求串入相应的熔断铝膜。

一个典型的负载套筒如图1所示。它由L5纯铝材料制作而

成,当脉冲功率对套筒放电时,电流分布在套筒的外表面趋肤层

并产生一个强磁场。几何参数的选择是由一维磁流体力学计算

出来的,在此条件下能保证套筒内表面为固态。套筒内部视物

理实验要求可以是空的,也可以是其它负载,为了提高碰靶时的

压力,在套筒内部覆一层重材料,这种结构也称为复合套筒,它

在冲击压缩方面有着很重要的意义。

在测试系统方面,由于条件限制,现主要安装有电流探头和

高速摄影机,需要增加的还有X 光照相、激光纹影、V ISAR 、光

学探针等。2　固体套筒内爆

根据安培定律,当套筒流过电流I 时磁场与电场的相互作用将会产生一个指向轴线的内聚力(图1),大小Ξ收稿日期:2002201209; 修订日期:2002206220基金项目:中国工程物理研究院行业预研基金资助课题(20010103)

作者简介:杨礼兵(19682),男,硕士,副研究员,主要从事电磁内爆技术和Z 箍缩物理研究;绵阳9192108信箱。

为μ0I 2/8

π2R 2,其中R 为套筒的外半径。在电磁内爆进程中,在同样的电流作用下,这个向心力将越来越大,这是与炸药爆轰产物驱动的内爆有实质性区别的地方。因此,在原理上电磁内爆可以把一定质量的套筒驱动到任意高的速度。作为一般性概念,当1MA 电流流经10mm 半径的套筒时,在壁上产生的磁场强度为20T ,磁压力为160MPa 。

利用相关的磁流体力学模型,套筒内爆能获取的最大速度正比于金属爆炸时的比作用量,反比于材料的密度[6]。金属纯铝因其低密度和高电导率特性,表明它是获取最大速度的较好材料。

Fig.2　Basic structure for liner or composite liner implosion

图2　复合套筒内爆时的负载区基本结构图 当无内复合层(如铜、钨等材料)时,可进行单质套

筒内爆研究。当套筒内部有工作介质时(如易于产生

X 射线的低密度泡沫材料或气体),主要进行套筒压缩

靶的各种物理实验。复合套筒是一个内爆黑腔,可形

成性能良好、持续时间很长的辐射源,或得到物质的高

压缩状态。当套筒内部为真空时,只能单一的研究套

筒的内爆行为。图2是复合套筒内爆实验时的负载区

示意图。目前在FP 21上暂未进行复合套筒的技术研

究。

图3,图4给出内爆过程的实验结果与一维数值模拟结果[7],其中FP 21装置工作电压70kV ,铝套筒直

径<41.2mm ,壁厚0.6mm ,高20mm ,驱动电流为3.2MA ,内爆速度为3.0km/s 。从图中可以清晰地看到套筒在轴线上碰撞以后的反弹现象

。

12experimental current (MA );22computing current (MA );

32inner radius (cm );42outer radius (cm );52inner boundary

velocity (km/s );62outer boundary velocity (km/s )

Fig.3　Results of experiment and computing 图3　

实验结果与计算结果的比较

Fig.4　Comparing experimental results to computing results of liner radius change soild line 2computing results ,signal 2experimental results 图4　内爆过程铝套筒内外半径

变化实验与计算结果的比较3　微喷射实验

初始半径(r 0,r c )不同的双套筒碰撞产生微喷射是固体套筒内爆的一个具体应用,这时外套筒在电流驱动下内爆并碰撞静止的内套筒,引起后者壳层内产生聚心冲击波。当冲击波传播到内套筒的内表面时,根据其材料的性质以及冲击波条件的不同,在材料内部或表面都会发生一系列的复杂现象。如部分物质颗粒将以比自由面运动速度快得多的速度从自由面处喷射出来形成微射流或微粒子喷射,或者由于杂质存在而构成区域阻抗不匹配产生微层裂喷射,或因局部晶格之间剪切和相对滑移形成热点,造成局部熔化或汽化,进一步诱发离子喷射式射流。就材料本身而言,因还有表面尖端毛刺、共晶体(易熔物)、颗粒、夹渣、空隙等缺陷,它们的存在就相当于金属内部存在密度的不连续性,因而在强冲击波的作用下,促使材料发生一系列动力学过程。 在外套筒碰撞内套筒时,其碰撞速度由下式决定

v 2c =(μ02π)hI 2p m ln (r 0r c

)(1)

867强激光与粒子束第14卷

考虑一个具体尺寸:r 0=24mm ,r c =15mm ,h =20mm ,m =3.4g ,从而v c =3.5km/s 。碰撞时内套筒中冲击波压力的量级可由Hugoniot 关系得到,对于同种材料,冲击波压力为

Fig.5　Configure of driver ,target and collimator 图5　驱动器、靶和狭缝配合示意图

p S =14ρv c

(2c +S v c )(2)ρ为套筒材料密度,c 为声速,S 为材料常数。对于铝材

料,c =5.33km/s ,S =1.33,从而p S =38GPa 。原则上

说,提高驱动电流就可以增加碰撞速度乃至增大冲击波

压力,但是为了保证驱动套筒以固体状态(至少内表面必

须如此)碰靶,就必须增大驱动套筒的质量和初始半径

等,并优化内爆时间。另一方面,如果v c 不变,采用高密

度材料也可增加冲击波压力,然而系统地考虑电磁驱动

内爆的特点和焦耳加热的制约,数值模拟结果表明铝仍

是电磁驱动碰撞的最好材料。对于复合套筒(外层为铝,

紧贴内层为高密度材料钨或铂),可提高冲击波压力2～4倍。但该类套筒的制作技术相当复杂,且其内爆动力学过程也有些差异。

图5是双套筒碰撞的实验布置结构,图6是分幅照相观察到的射流形成情况。其中驱动器是纯铝空心套筒,直径为44.8mm ,壁厚0.4mm 。靶套筒为合金铝(L Y12),直径为22mm ,壁厚1mm 。狭缝套筒直径16mm ,壁厚1mm ,FP 21工作电压为70kV 。利用一维多区计算得到碰靶时的压力约20GPa

。

Fig.6　Results of micro jet (axial ,jet is on the right 2up position )

图6　微喷射实验结果

4　内爆屈曲行为

内爆屈曲是内爆动态加载条件下结构失稳的一种可能的不稳定性模式,又称之为Bell 2Plesset 不稳定性。它属于二维乃至三维流体动力学研究范围,与材料的屈服弹性、应力2应变性能、加载条件等诸多因素有关[8]。此项内容在导弹、火箭、舰艇等军用结构设计中考虑较多,但在电磁内爆技术研究范围中国内外少见报道,由于此类失稳是造成柱壳或球壳内爆中初始扰动的主要来源,其重要性不亚于加速过程中的R T 界面不稳定性和初始冲击时的RM 不稳定性。在数值模拟方面,径向载荷下的动态脉冲屈曲理论及分析方法主要有[8]:无限长壳塑性流屈曲的“正切”模量理论,无限长壳的弹性流屈曲理论,无限长壳的弹塑性流屈曲综合理论,有限长壳动态脉冲屈曲理论等。在线性化近似条件下每种方法都可给出壳体发生动态屈曲的临界载荷、临界波数、占优模式波数等结果。

Fig.7　Pulsed buckling during liner implosion 图7　内爆中的脉冲屈曲

根据相关的理论研究结果,表明在脉冲载荷下,某些谐波增长迅速,

并将使壳体呈临界波数的皱纹形状。对于具有相同半径厚度比值的球形

或柱形壳体,其临界波数是相似的。随着这个比值的增大,屈曲行为将从

塑性转向弹2塑性,以至完全弹性行为。实验中设计了几种不同材料、不

同半径厚度比值的套筒(柱形壳体),相关的数值模拟及材料实验正在进

行之中。

图7是内爆中套筒脉冲屈曲形成的示意图。在目前的实验中,因缺

乏X 光照相技术,暂时只能靠回收实验后的样品进行分析。图8、图9为

实验样品实物照片,材料为纯铝(L5),半径厚度比分别为35和51,加载

967第5期 杨礼兵等:高能密度物理实验装置FP 21及其应用

电流约113MA

。

Fig.8　Experimental sample 1(b is vertical view )图8　实验样品

1Fig.9　Experimental sample 2(b is vertical view )

图9　实验样品2

4　结　论

FP 21装置自组建以来已成功地进行了相关的物理研究,但由于测试条件的限制,影响了实验工作的开展,在以后的工作中,补充、完善测试手段将是首要任务。另外为了提高实验效率,闭合开关系统的改进亦是一个关键问题。作为固体套筒内爆技术的应用,磁流体力学不稳定性、材料性能(如因剥落和喷射引起的材料失效、塑性形变、应力2应变率效应、交界面粘性、摩擦力性质等)、基础科学与技术、等熵压缩、磁场驱动飞片等研究都是以后将逐步开展的项目。希望通过这些工作的开展,不断挖掘FP 21装置潜力,并促进脉冲功率驱动、电磁内爆技术的进一步发展。

致　谢　参加本工作的还有丰树平、张希林、欧阳凯、李军、艾杰、赵淑兰、姚斌等,在此一并表示感谢。

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High energy density physics facility FP 21and its applications

Y AN G Li 2bing ,　SUN Cheng 2wei ,　L IAO Hai 2dong ,　HU Xi 2jing

(Institute of Fluid Physics ,CA EP ,P.O.Box 9192108,Mianyang 621900,China )

Abstract :　The investigation on the solid liner implosion driven by the high energy density physical facility FP 21is reviewed in this paper.The contents include the characteristics of FP 21and the main physics experiments of Al liner implosion ,two liner impact ,micro jet or ejection ,and dynamic pulsed buckling.The tipical results of these experiments which have been carried out on the facility are de 2scribed.

K ey w ords :　electro 2magnetic implosion ;　solid liner ;　physical experiment

077强激光与粒子束第14卷

初二物理密度练习题

初二物理密度练习题 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】

初二物理上册密度计算专项练习题※※直接公式： 一金属块的质量是386g，体积是20cm3,这种金属块的密度是多少kg/m3？ 2.有一枚金戒指，用量筒测的它的体积为0.24cm3，天平测的质量为4.2g，通过计算判断这枚金戒指是否为纯金制成？ 3.有一种食用油的瓶上标有“5L”字样，已知油的密度为0.92×103kg/m3，则该瓶油的质量是多少千克？ 4.甲乙两个物体，质量之比为3：2，体积之比为4：5，求密度之比为多少？ ※※比值问题： 1.质量相等的实心铜球与实心的铝球的体积之比为______；体积相等的实心铜球和实心的铝球的质量之比为______．（ρ铜=8.9g/cm3，ρ铝= 2.7g/cm3） 2.有甲、乙两金属块，甲的密度是乙的2/5，乙的质量是甲的2倍，则甲的体积是乙的（）A．0.2倍B．0.8倍C．1.25倍D．5倍 3.如图所示：有四只相同体积的烧杯，依次各盛有质量相等的煤油、汽油、植物油和硫酸（ρ硫酸＞ρ植物油＞ρ煤油＞ρ汽油），其中盛汽油的烧是（） ※※※样品问题： 1.地质队员测的一块巨石的体积为20m3，现从巨石上取得20cm3的样品，测的样品的质量为52g，求这块巨石的质量？ 2.一个油车，装了30m3的石油，为了估算这节车厢的石油质量，从中取样30cm3的石油，称得质量为24.6g，求这节车厢石油的总质量为多少？ ※※※等量问题： 1.一块质量为100g的冰化成水后，体积为多大？

2.一个瓶子能装1kg的水，用这个瓶子能盛多少kg的酒精？ 3.某工程师为了减轻飞机的质量，将一钢制零件改成铝制零件，使其质量减少1.56kg，则所需铝的质量为多少？（钢的密度为7.9×103Kg/cm3,铝的密度为2.7×103Kg/cm3） ※※空心实心问题： 1.一个铜球，质量为3.2kg，而体积为420cm3，那么这个铜球是否为空心的？若为空心的，其空心部分注满铅，则此球的质量又是多大？（铜、铅的密度分别是8.9×103kg/m3,11.4×103kg/m3） 2.有一体积为30cm3的空心铜球，它的质量为178g，铜的=8.9g/cm3，求(1)空心部分体积(2)若在空心部分装满水，求该球的总质量。 3.一个钢球，体积10cm3，质量62.3g，这个球是空心还是实心？如果是空心的，空心部分体积多大？(ρ =8.9×103kg／m3) 铜 ※※※瓶子容积问题 1.某容器的质量为300g，装满水后总质量为800g，若用该瓶装满某液体后总质量为850g，求瓶的容积和液体的密度？ 2.一个容器盛满水总质量为450g，若将150g小石子投入容器中，溢出水后再称量，其总质量为550g,求：（1）小石子的体积为多大？（2）小石子的密度为多少？ 3.一个质量为300克的瓶子，装满水后总质量为1300克，装满某种液体后总质量为1500克，这种液体的密度是多大？ ※※※运输容器问题： 1.现有10千克水银，用容积为200毫升的瓶子装，需要______个瓶子(ρ水银＝13．6×103千克/米3)? 2.已知砖的密度为1.5×103千克／米3，用长25厘米、宽12厘米、厚6厘米的砖块砌房子的墙，若房子内外墙的总面积为720米2，墙的厚度为25厘米，则修建此房约需砖_________块，如果汽车一次能装4吨，则最少_________次才能将这些砖拉完。 3.如果砖的密度是2×103千克／米3，一块砖的体积是1.4×103厘米3，那么一辆能装载4

初二物理上册密度练习题

初二物理上册密度计算专项练习题 ※※直接公式： 一金属块的质量是386g，体积是20cm3,这种金属块的密度是多少kg/m3？ 2.有一枚金戒指，用量筒测的它的体积为0.24 cm3，天平测的质量为4.2g，通过计算判断这枚金戒指是否为纯金制成？ 3. 有一种食用油的瓶上标有“5L”字样，已知油的密度为0.92×103kg/m3，则该瓶油的质量是多少千克？ 4. 求质量为100g、密度为0.8×103kg/m3酒精的体积？ 5. 人的密度和水差不多，一个质量是50kg的中学生的体积大约是多少m3？ 6.甲乙两个物体，质量之比为3：2，体积之比为4：5，求密度之比为多少？ ※※比值问题： 1.质量相等的实心铜球与实心的铝球的体积之比为 ______；体积相等的实心铜球和实心的铝球的质量之比为______．（ρ铜=8.9g/cm3，ρ铝= 2.7g/cm3） 2.有甲、乙两金属块，甲的密度是乙的2/5，乙的质量是甲的2倍，则甲的体积是乙的（）A．0.2倍 B．0.8倍 C．1.25倍 D．5倍 3.如图所示：有四只相同体积的烧杯，依次各盛有质量相等的煤油、汽油、植物油和硫酸 （ρ硫酸＞ρ植物油＞ρ煤油＞ρ汽油），其中盛汽油的烧是（） ※※※样品问题： 1.地质队员测的一块巨石的体积为20m3，现从巨石上取得20 cm3的样品，测的样品的质量为52g，求这块巨石的质量？ 2.一个油车，装了30 m3的石油，为了估算这节车厢的石油质量，从中取样30 cm3的石油，称得质量为24.6g，求这节车厢石油的总质量为多少？ ※※※等量问题： 1.一块质量为100g的冰化成水后，体积为多大？ 2.一个瓶子能装1kg的水，用这个瓶子能盛多少kg的酒精？ 3.某工程师为了减轻飞机的质量，将一钢制零件改成铝制零件，使其质量减少 1.56kg，则所需铝的质量为多少？（钢的密度为7.9×103Kg/cm3,铝的密度为2.7×103Kg/cm3） 4.一天小明看到液化气公司价格牌上标有：冬季 55元/瓶，夏季 51元/瓶。他寻思为什么夏季价格低？查资料可知：液化气冬季密度为0.88×103 kg/m3 ，夏季密度为0.8×103 kg/m3 ，液化气瓶的容积为0.015 m3 通过计算比较冬季与夏季液化气价格的高低。若两季价格一样，则夏季应标价多少？

(完整)初二物理密度典型计算题

密度典型计算题 一、理解ρ=m/v 1、一杯水倒掉一半，它的密度变不变，为什么？ 2、三个相同的杯子内盛有质量相同的煤油、水和盐水，则液面最高的是_________，若三个杯子中盛有体积相同的这三种液体，则质量最小的是_________. 3、一钢块的质量为35.8千克，切掉1/4后，求它的质量、体积和密度分别是多少？ 4、10m3的铁质量为多少？ 5、89g的铜体积多大？ 二、关于冰、水的问题。 1、一杯水当它结成冰以后，它的质量将_________，它的体积将_________. 2、体积为1 m3的冰化成水的体积多大？(ρ冰=0.9×103kg/m3) 3、体积为9 m3的水化成冰的体积多大？ 三、关于空心、实心的问题。 1、一铁球的质量为158克，体积为30厘米3，用三种方法判断它是空心还是实心？ 2、一铝球的质量为81克体积为40厘米3，若在其空心部分注满水银，求此球的总质量？ 四、关于同体积的问题。

1、一个空杯子装满水，水的总质量为500克；用它装满酒精，能装多少克？ 2、一个空杯子装满水，水的总质量为1千克；用它装另一种液体能装1.2千克，求这种液体的密度是多少？ 3、一零件的木模质量为200克，利用翻砂铸模技术，制作钢制此零件30个，需要多少千克钢材？（ρ木=0.6×103kg/m3） 4、如图3所示，一只容积为3×10-4m3的瓶内盛有0.2kg的水，一只口渴的乌鸦每次将一块 质量为0.01kg的小石块投入瓶中，当乌鸦投入了25块相同的小石块后，水面升到瓶口。 求：（1）瓶内石块的总体积；（2）石块的密度。 5、一个容器盛满水总质量为450g，若将150g小石子投入容器中，溢出水后再称量，其总 质量为550g, 求：（1）、小石子的体积为多大？（2）、小石子的密度为多少？ 6、一空杯装满水的总质量为500克，把一小物块放入水中，水溢出后，杯的总质量为800克，最后把物块取出后，杯的总质量为200克，求此物块的密度是多少？ 五、利用增加量求密度在研究液体质量和体积的关系的实验中，得到下表的结果： 液体体积(cm3) 5.8 7.9 16.5 35.0 40.0 总质量（g）10.7 12.8 21.4 39.9 m (1)液体的密度为_________Kg/m； (2)表中m=_________g

大学物理实验报告数据处理及误差分析

篇一：大学物理实验1误差分析 云南大学软件学院实验报告 课程：大学物理实验学期： - 学年第一学期任课教师： 专业： 学号： 姓名： 成绩： 实验1 误差分析 一、实验目的 1. 测量数据的误差分析及其处理。 二、实验内容 1．推导出满足测量要求的表达式，即 0? (?)的表达式； 0= (( * )/ (2*θ)) 2．选择初速度A，从[10，80]的角度范围内选定十个不同的发射角，测量对应的射程， 记入下表中： 3．根据上表计算出字母A 对应的发射初速，注意数据结果的误差表示。 将上表数据保存为A. ,利用以下程序计算A对应的发射初速度，结果为100.1 a =9.8 _ =0 =[] _ = ("A. "," ") _ = _ . ad ()[:-1] = _ [:]. ('\ ') _ = _ . ad ()[:-1] = _ [:]. ('\ ') a (0,10): .a d( a . ( a ( [ ])* / a . (2.0* a ( [ ])* a . /180.0))) _

+= [ ] 0= _ /10.0 0 4．选择速度B、C、D、重复上述实验。 B C 6．实验小结 (1) 对实验结果进行误差分析。 将B表中的数据保存为B. ,利用以下程序对B组数据进行误差分析，结果为 -2.84217094304 -13 a =9.8 _ =0 1=0 =[] _ = ("B. "," ") _ = _ . ad ()[:-1] = _ [:]. ('\ ') _ = _ . ad ()[:-1] = _ [:]. ('\ ') a (0,10): .a d( a . ( a ( [ ])* / a . (2.0* a ( [ ])* a . /180.0))) _ += [ ] 0= _ /10.0 a (0,10): 1+= [ ]- 0 1/10.0 1 (2) 举例说明“精密度”、“正确度”“精确度”的概念。 1. 精密度 计量精密度指相同条件测量进行反复测量测值间致(符合)程度测量误差角度说精密度所 反映测值随机误差精密度高定确度(见)高说测值随机误差定其系统误差亦。 2. 正确度 计量正确度系指测量测值与其真值接近程度测量误差角度说正确度所反映测值系统误差 正确度高定精密度高说测值系统误差定其随机误差亦。 3. 精确度 计量精确度亦称准确度指测量测值间致程度及与其真值接近程度即精密度确度综合概念 测量误差角度说精确度(准确度)测值随机误差系统误差综合反映。 比如说系统误差就是秤有问题，称一斤的东西少2两。这个一直恒定的存在，谁来都是 这样的。这就是系统的误差。随机的误差就是在使用秤的方法。 篇二：数据处理及误差分析 物理实验课的基本程序

初中物理： 密度计算题专项复习(答案)

1.图是我国设计的北京2008年奥运会奖牌，奖牌正面为国际奥委会统一规定的图案，奖牌背面镶嵌着取自中国的玉石，形象诠释了中华民族自古以来以“玉”比“德”的价值观，是中华文明与奥林匹克精神的一次“中西合璧”。 奖牌分为金牌、银牌和铜牌。其中金牌由纯银、玉石、纯金组成，金牌的总体积约 为23 cm 3，镶嵌玉石的体积约为5.4cm 3，纯金的质量约为6g 。（已知：ρ玉=3.0g/cm 3，ρ金=19.3g/cm 3， ρ 银=10.5 g/cm 3）。请问： (1)一枚金牌约需要玉石多少克？ (2)一枚金牌除了玉石和纯金外，还需纯银约多少克？ （计算结果保留一位小数） 2.已知某金属材料的密度为10g/cm 3，将其做成空心球，测得空心球的密度为8g/cm 3，则空心部分与总体积之比是多少？ 3.如图所示为物质的质量—体积图像，请根据图像回答下列问题： (1)甲物质的密度是多少？ （2）甲物质的密度是乙物质密度的几倍？ （3）体积均为2cm 3时，两物质的质量各为多少？ （4）当质量均为1.8g 时，两物质的体积各为多少？

4.学习了密度的知识，我们可以利用它来计算一些难以称量的物体的质量。有一块巨大的碑石，无法直接称量它的质量，小郑同学测量了它的长、宽、高，得到体积为30m3，它又取了岩石的样品，测出样品的体积是2cm3，质量为 5.2g。根据上述测量数据，计算出这块碑石的质量。 5.一只空心铝球的质量为27克，在其空心部分注满水后总质量为48克，求铝球的体积。(ρ铝＝2.7 ×103千克／厘米3) 6.一辆载重汽车的车厢容积为3.5m×2m×0.6m，额定载重量为4t。问： （1）如果车厢装满泥沙（泥沙的体积等于车厢容积），汽车载重量为多少？已知泥沙的密度为2.4×103 kg/m3。 （2）为了行车安全，汽车不能超载，如果不超载，此车最多能装多少立方米的泥沙？ 7.机械造师为了减轻飞机的重量，将钢制零件改为铝制零件，使其质量减少了104Kg，则所需铝的质量是多?（已知钢的密度是7900 Kg /m3，铝的密度是2700 Kg / m3） 8.有一捆粗细均匀的金属丝，质量8．9kg，横截面积为2×10-5m2。小红想知道这捆金属丝的长度，她选了一条规格、材料相同的短金属丝来间接测量这捆金属丝的长度，经测量得知短金属丝的长为lm，质量为0.178kg。求：

初二物理物质的密度知识点总结(附例题)

物质的密度 一、知识点复习 1、密度的定义：某种物质单位体积的质量。 2、密度是物质的一种特性，同种物质密度相同，不同种物质密度不同。 3、密度计算公式：p=m/v，导出式m=pv，v=m/p 4、密度的单位：kg/m3，g/m3 二、对密度的理解。 1、密度是物质的一种特性，主要有三层意思： 1）每种物质都有它特定的密度值，对于同种物质（状态相同）来说，密度是不变的，而它的质量与体积成正比，例如，对铝制品来说，不管它的体积有多大，质量有多少，单位体积的铝的质量是不变的，即密度是不变的。 2）对于不同种物质，其密度一般不同。我们说“水比油重”，其实是说水的密度大于油的密度，在相同体积的情况下，水的质量大于油的质量。 3）密度与该物体的质量、体积、形状、运动状态无关。 2、对于公式p=m/v，可以从以下两方面来理解 1）同种物质，在一定状态下的密度是定值，与质量和体积无关。实际上，当物体的质量（或体积）增大几倍时，其体积（或质量）也随着增大几倍，即单位体积的质量不改变。因此，不能认为物质的密度与质量成正比，与体积成反比。即当密度一定时，质量与体积成正比。 2）对于不同种物质，当质量一定时，密度与体积成反比。当体积一定时，密度与质量成反比。 注意：计算密度时，一般要求将质量和体积的统一换算为国际单位，即kg/m3或g/m3。 三、关于密度的常识 1、一般来说，固体的密度较大，液体次之，气体最小。 2、锇是固体中密度最大的，水银是液体中密度最大的。 3、固体、液体的密度一般写成n*103kg/m3，气体的密度一般写成nkg/m3。 4、气体的密度是在“零摄氏度，1个标准大气压下”测定的，当条件变化时，气体的密度值也会发生变化。

教科版初中物理八年级上册密度(基础)知识讲解

密 度 (基础) 【学习目标】 1、掌握密度概念、公式和单位。并会密度单位之间的换算； 2、知道密度是物质的一种特性，不同物质的密度一般不同； 3、会查密度表，记住水的密度值及其含义； 4、能运用公式 及变形计算； 5、能够用密度知识解决简单的问题。 【要点梳理】 要点一、密度 （《质量 体积 密度》356649（密度）） 1、概念： 某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。 要点诠释： （1）每种物质都有它确定的密度，即对于同种物质，它的质量与体积的比值是一个常数。如：所有的铝制品的密度是相同的。不论它的体积多大、质量多少，单位体积的铝的质量是不变的； （2）不同的物质，其密度一般不同，即其质量与体积的比值一般也不同。平时习惯上讲“水比油重”就是指水的密度大于油的密度，在相同体积的情况下，水的质量大于油的质量； （3）密度与物体的质量、体积、形状、运动状态等无关，与物体的种类和物态有关，还受温度的影响。 2.密度的公式 V m = ρ式中的m 表示质量，V 表示体积，ρ表示密度。 要点诠释： （1）同种物质，在一定状态下密度是定值，它不随质量大小或体积大小的改变而改变。当质量（或体积）增大几倍时，其体积（或质量）也随着增大几倍，而比值是不变的。因此不能认为物质的密度与质量成正比，与体积成反比； （2）同种物质的物体，体积大的质量也大，物体的质量跟它的体积成正比，即 当ρ一定时， 21m m =2 1 V V ； （3）不同物质的物体，在体积相同的情况下，密度大的质量也大，物体的质量跟它的密度成正比，即当 V 一定时， 21m m =2 1ρρ；在质量相同的情况下，密度大的体积反而小，物体的体积跟它的密度成反比，即当m 一定时， 。 3.密度的单位 国际单位是千克/米3(kg/m 3)，常用单位有克/厘米3（g ／cm 3 ）

大学物理实验讲义(密度测定)

大学物理实验讲义(密度测定)

不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体 密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比 水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理 和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 密 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天

1 m 图3 静力 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m =ρ （ 1 ） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m 物

（空气浮力忽略不计），全部 浸没在水中（悬吊，不接触 烧杯壁和底）的表观质量为 m 1（如图3示），体积为V ， 水的密度为ρ水 。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1m m V ρ-=水 被测物密度： 1m m V m m ρρ==-水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1 m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：1m 图4 静力称衡法和助待 测物块m

大学物理实验-驻波实验(原始数据与分析)

1、调节震动频率测横波波速数据记录 线密度m kg /10322.03-?=ρ；砝码质量m=40g ；张力F=0.39N ；弦长l=0.6m 。 半波数n 1 2 3 4 5 6 平均值 频率/Hz 36 61 84 111 147 167 )./(21-=s m n l γ γ 43.2 36.6 33.6 33.3 35.28 33.4 36.4 2、调节弦长测横波波速数据记录 线密度m kg /10322.03-?=ρ；砝码质量m=40g ；张力F=0.39N ；频率γ=150Hz 。 半波数n 1 2 3 4 5 6 平均值 l/m 0.12 0.24 0.36 0.48 0.60 0.72 )./(21-=s m n l γ γ 36 36 36 36 36 36 36 3、弦线上横波波长与张力关系测量数据记录 线密度m kg /10322.03-?=ρ；频率γ=150Hz 。 砝码质量m/kg 310- 20 30 40 50 60 70 张力F/N 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 半波数n 3 4 4 4 4 4 弦长l/m 0.216 0.353 0.394 0.429 0.477 0.498 波长m /λ 0.144 0.1765 0.197 0.2145 0.2385 0.249 λln -1.9 -1.7 -1.6 -1.5 -1.4 -1.3 F ln -1.6 -1.2 -0.9 -0.7 -0.5 -0.4 思考题答案： 1、1 3 .8.3410 322.039.0--=?= = s m F v ρ 2、图略。由图得斜率53.07 .11 .10.2=-+-=a 截距b=-1.1 理论值a=0.5 b=-0.99 相对误差：%6%1005.05.053.01=?-= E %11%10099 .099 .01.12=?-+-=E 3、原因： ①存在空气阻力 ②弦长长度的精确度 ③拨弦的方式和计算机采样的步数 改进：①在真空环境下完成②多次取值减少误差

大学物理实验- 密度的测量

实验 密度的测量 ·【实验目的】 1、 学习用流体静力称衡法测量固体和液体的密度。 2、掌握物理天平的正确使用方法。 ·【实验仪器】 物理天平、游标卡尺、水杯及待测样品（铜圆柱体，盐水）。 ·【实验原理】 1、固体的密度的测量： （一）规则物体的密度测量： 设物体质量为m ，体积为V ，则该物体的密度为 V m =ρ （1） 对形状规则的圆柱体，质量m 可由物理天平称出，体积V 可以直接测量物体的外形尺寸，然后应用几何公式计算出来。即： h d V 2 4 1π= （2） 其中d 是圆柱体直径：h 是圆柱体高度。于是 h d m 2 4πρ= （3） （二）不规则物体的密度测量： (1) ρ﹥1的固体 根据阿基米德原理，物体浸在液体中所减少的重量（P 1-P 2），即受到的浮力：等于它所排开同体积液体的重量。故有 Vg P P t ρ=-21 （4） 如果用天平分别称出物体在空气中的质量m 1（g m P 11=）及物体浸没在水中的表现质量m 2（g m P 22=），则()g m m 21-就等于物体与同体积的水的重量， ()21m m -即为这部分水的质量。 物体所排开的水的体积（即物体的体积）为

t m m V ρ2 1-= （5） 则固体的密度： 2 11m m m t -=ρρ （6） 这就是流体静力称衡法的基本原理。 (2) ρ﹤1的固体 设待测物(ρ﹤1)在空气中的质量为2m ，辅助物(ρ﹥1)在空气中的质量和浸没于水中的表观质量分别为0m 和1m ，将两个物体连在一起后完全浸没于水中的表观质量为3m ，则辅助物和待测物一起完全浸没于水中时受到的浮力为 g m m m F )(302' -+= 而待测物浸没于水中时受到的浮力则为 g m m g m m m Vg F )()(10302---+==水ρ 即待测物体积： 水ρ/)(312m m m V -+= 由定义式V m /2=ρ可得待测物密度 3 122m m m m -+= 水 ρρ 2、液体的密度测量： 此法要借助于不溶于水并且和被测液体不发生化学反应的物体（一般用玻璃块）。 设物体的质量为1m ，将其悬吊且浸没在被测液体中的称衡值为3m ，悬吊且浸没在水中的称衡值为2m ，则参照上述讨论，可得液体的密度ρ等于 2 131m m m m t --=ρρ （7） ·【实验内容与步骤】 （一）测量圆柱体的密度： 1、用游标卡尺测量圆柱体的直径和高度，每个物理量测5次，并将测量结果记录于表（1）中。按直接测量结果表示的要求，计算它们的不确定度，并将测量结果表示出来。 2、用物理天平测量圆柱体的质量。只要求测量一次。按只测一次确定不确

初中物理质量与密度经典计算题

1．一个容积为2.5L的塑料瓶，用它装水，最多能装多少千克？用它装汽油呢？（汽油的密度为0.8g/cm3） 3．学习了密度的知识，我们可以利用它来计算一些难以称量的物体的质量。有一块巨大的碑石，无法直接称量它的质量，小郑同学测量了它的长、宽、高，得到体积为30m3，它又取了岩石的样品，测出样品的体积是2cm3，质量为5.2g。根据上述测量数据，计算出这块碑石的质量。 4．上体育课用的实心球，质量是4kg，体积为0.57dm3，这种铅球是纯铅做的吗？（ρ铅=11.3×103kg/m3） 5．体积是10 dm3，质量是63.2kg的铁球是空心的还是实心的？若是空心，则空心部分的体积是多少？（ρ铁=7.9×103kg/m3） 6．5 m3的冰熔化成水后，体积是多少？体积变化后与原体积之比是多少？如果是同样体积的水结成冰，体积变化后与原体积之比是多少？（ρ冰=0.9×103kg/m3） 7．一只空心铝球的质量为27克，在其空心部分注满水后总质量为48克，求铝球的体积。(ρ＝2.7 ×103千克／厘米3) 铝 8．机械造师为了减轻飞机的重量，将钢制零件改为铝制零件，使其质量减少了104千克，则所需铝的质量是多?（已知钢的密度是7900千克/立方米，铝的密度是2700千克/立方米） 9．一辆载重汽车的车厢容积为3.5m×2m×0.6m，额定载重量为4t。问： （1）如果车厢装满泥沙（泥沙的体积等于车厢容积），汽车载重量为多少？已知泥沙的密度为2.4×103 kg/m3。 （2）为了行车安全，汽车不能超载，如果不超载，此车最多能装多少立方米的泥沙？ 10．如图所示为物质的质量—体积图像，请根据图像回答下列问 题： (1)甲物质的密度是多少？ （2）甲物质的密度是乙物质密度的几倍？ （3）体积均为2cm3时，两物质的质量各为多少？ （4）当质量均为1.8g时，两物质的体积各为多少？

大学物理实验讲义(密度测定)

图3 静力称衡法测密度 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m = ρ （1） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m （空气浮力忽略不计），吊，不接触烧杯壁和底）的表观质量为m 1（如图3示），体积为水的密度为ρ水。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1 m m V ρ-= 水 密度瓶 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天平

被测物密度： 1 m m V m m ρρ= = -水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：12()Vg m m g ρ=-水，则被测物体积为： 12 m m V ρ-= 水 被测物密度为： 12 m m V m m ρρ= = -水 （3） 3、用密度瓶测定碎小固体（小石子）的密度 假设密度瓶的质量为1m ，将瓶内装满待测的小石子后的质量为2m ，则待测小石子的质量：21m m m =-。 然后将装有小石子的密度瓶加满水，再称其总质量3m ，为了得到小石子排开水的体积，还需要将密度瓶里的小石子倒出，再加满水称得其质量为4m 。 这样可得小石子排开水的质量为：43214321(())m m m m m m m m ---=-+- 图5 密度瓶法测小石子的密度 123 4图4 静力称衡法和助沉法测石蜡块的密度 待测物块（石蜡块） 2

密度测量实验小结

密度测量实验小结文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

密度测量实验小结 一、理解题目所给条件的含义 1、看清固体和液体 “液体”-----重点测质量（先后步骤影响精度） 缺器材利用水密度已知道的条件间接求体积“固体”-----重点测体积 2、看清固体大小： “小”石块、“小”木块等----可以用量筒、量杯测体积 “大”石块、“大”木块等----不可用量筒、量杯测体积，用烧杯溢水法测体积 3、看清固体形状 块状：规则---用尺子测量求体积 不规则---用排水、溢水、沉砂法等求体积 沙状、颗粒状---不溶于水，用排水、溢水、沉砂法等求体积 （注意排净气泡、注意器材感度） ---溶于水，换不溶解液体或沉砂法等求体积4、看清固体“溶不溶解” 溶于水-----不能用排水、溢水法，换细沙或不溶解的液体（煤油、汞等） 5、看清“吸不吸水” 吸水-----换细沙或饱和水后再放入水中

6、注意实验步骤影响测量结果 二、记牢典型物体密度测量步骤及准确描述 典型一：测小石块（小铁块，银元等）密度 分析：小石块---不规则、不溶于水（不特殊说明就是不溶于水）、体积小、密度比水大 要得到密度，必须测出其质量和相应体积，质量---天平，体积---量筒、细线、水 器材：天平、被测小石块、量筒、水、细线 步骤：1、用调节好的天平测出小石块质量m； （说明：此步骤多与天平使用方法中的“放、拨、调、测、读”联考） 2、将适量水倒入量筒，读出体积v1； （说明：此步骤多与量筒读数考点相结合；还有可能考察“适量”的理解------既能确保小石块能完全没入水下，又不能使总体积超过最大量程） 3、用细线系好小石块，将其慢慢放入已盛有适量水的量筒中，读出体积v2； （说明：此步骤多量筒读数考点相结合；注意“细线的应用”、“慢慢”等，还有可能考察小石块表面有无气泡，若提到就回答“轻摇量筒，使气泡完全溢出”，再读数） 4、根据密度公式得到小石块密度ρ

初中物理密度

6.2 密度 教学目标 【知识与能力】 1. 经历密度概念建立的过程，领会用比值定义物理量的方法。 2. 理解密度的定义、公式和单位。 3. 会进行密度单位的换算。 【过程与方法】 1.通过实验探究活动，找出同种物质的质量与体积成正比的关系。 2.通过实验探究弄清密度概念的由来，体验科学探究的全过程，进而熟悉科学探究过程中的主要环节。 【情感态度价值观】 培养学生将知识与生活实际联系起来的学习习惯，进而激发他们的学习兴趣。 教学重难点 【教学重点】 探究物体的质量与体积的关系。 【教学难点】 密度是物质的一种特性。 课前准备 天平、量筒、烧杯、水、铁块、木块等。 教学过程 一、新课引入： 播放有关大型飞机的图片，提出问题： 1．如果你是设计师，在设计制造飞机时，你会选择什么样的材料？你为什么选择这些材料？2．有同学说，“铁块比木块重”这句话对吗？ 通过交流讨论，使学生认识到，不同的物质即使体积相同，质量也不一样，并由此引出同种物质的质量与体积之间有什么关系这个课题。 二、新课教学 （一）探究物体的质量与体积的关系

1．猜想与假设 学生就“不同的物质,质量相同时，体积不一定相同；体积相同时，质量不一定相同。物体的质量和体积存在着怎样的关系？”，提出自己的猜想。 可能猜想：物体的体积越大，质量也越大。质量与体积是不是成正比。…… 2．制定计划与设计实验 围绕要探究的课题，可设置下列问题进行思考。 （1）需要测量哪些物理量？选择哪些测量工具？ （2）选取哪些物质作为研究对象？选取的物质种类是多一些好，还是少一些好？在选取研究对象上还有什么具体要求？ （3）实验步骤有哪些？记录数据的表格怎样设计？ 对于以上问题，在学生充分思考讨论的基础上，组织全体同学交流，明确实验的思路和做法，以保证下面实验的顺利进行。 3．进行实验与收集证据 学生分组实验，把同种物质的物块增加至3块，部分小组测量水和酒精等液体。 4．分析与论证 实验结束后，把各组测得的数据汇总起来，通过实物投影展示给所有同学，引导学生分析数据，得出结论。 为了引导学生思考、分析，可出示下面的讨论题： 根据你的实验数据分析： （1）比较不同的铁块，它们的质量跟体积有什么关系？不同的铁块有什么相同点？ （2）比较不同的木块，它们的质量跟体积有什么关系？不同的木块有什么相同点？ （3）铁和木材这两种不同物质有什么相同点？有什么不同点？ 通过讨论交流，最后明确： 物质不同，质量跟体积的比值一般不同；物质相同，质量跟体积的比值就相同。 引导学生认识到： 质量跟体积的比值跟物质的种类有关，它反映了物质的一种特性。 5．得出结论 物理学中为了表示物质的这种特性，引入了密度。 （1）密度的定义：某种物质质量与体积的比值，叫做这种物质的密度。 （2）引导学生阅读课文上密度的定义， 思考比较：“某种物质单位体积的质量”与“某种物质质量与体积的比值”这两种说法的含义，明确二者表述的物理含义是一致的。 6．评估 引导学生对自己的探究过程进行评估。反思不足和疏漏，提出改进措施。 （二）密度公式与密度单位 讨论：①由密度的概念怎样计算密度，能否用公式表示？ ②怎样由密度的公式得出密度的单位？ （1）密度公式：V m =ρ （2）密度单位： 根据密度公式，密度等于质量除以体积，则密度的单位由质量单位除以体积单位组成，这是 组成复合单位的方法。最常用的密度单位有kg/m 3和g/cm 3。 示范密度单位换算：

初中物理专训.密度的计算及答案

初中物理专训.密度的计算 1．密度计算题中常隐含的三个条件：质量不变，如水结冰问题；体积不变，如瓶子问题；密度不变，如样品问题。 2．解答涉及多种物质密度、质量和体积的计算题 时，物理量一定要一一对应，切勿张冠李戴。 一种物质 1．2010年4月14日，青海省玉树发生7.1级地震，这次地震主要发生在玉树县结古镇，当地居民的房屋90%都已经倒塌。据悉，当地基础设施损坏严重，电网几乎完全瘫痪。在玉树地震发生后，某市紧急调集1 500 t 柴油准备运往灾区。若运输柴油的油罐车容积为38 m 3，柴油的密度为0.8×103 kg/m 3，则： (1)每辆这样的油罐车能装多少t 柴油？(2)运输这些柴油需要多少辆这样的油罐车？ 2．探测月壤的力学性质是月球车登月的科研任务之一。月球上某月壤样品的体积为90 cm 3，测得其密度为0.8 g/cm 3。求： (1)该月壤样品的质量； (2)质量为1.6 t 的月壤其体积为多少？ 3．2015年6月19日，广东某高速匝道桥突然垮塌，经调查是由于在匝道引桥上的四辆大货车超载所致。按国家公路标准设计规范，公路及桥梁的承重标准为车货总重不超过55 t 。已知大货车每辆自重约15 t ，所装载的瓷土密度为2.6 g/cm 3。 (1)如果不超载，每辆车最多能装大约多少m 3的瓷 土？ (2)经调查，该事故中每辆车的车厢都装满了瓷土，车厢容积约为30 m 3，每辆车超载了大约多少吨？ 4．一种建筑用的环保空心砖(如图所示)，是利用城市建筑垃圾、黄河泥沙以及工农业废料制成的，它能大量节约土地资源和热能源，有保温、隔热和隔音 功能。其中有一种规格为24 cm×18 cm×9 cm ，质量为2.6 kg 的空心砖。 (1)这种空心砖的平均密度是多少？ (2)若用此空心砖修建体积为186.24 m 3的墙，约需砖多少块？ (第4题图)

初中物理密度教案设计

初中物理密度教案设计 (一) 学习目标 1、知识与技能目标 (1)理解密度的物理意义 (2)能用密度知识解决简单的实际问题 2、过程与方法目标 (1)通过实验探究活动，找出同种物质的质量与体积成正比的关系 (2)学习以同种物质的质量与体积的比值不变性(物质的本质特性)来定义密度概念的 科学思维方法。 3、情感、态度与价值观目标 密度反映的是物质本身所具有的特性。通过探究活动，使学生对物质属性的认识有新的拓展。 (二) 学法点拨 由相同物质构成的物体，如果体积大，质量也大。例如，一盒相同的粉笔，两支粉笔的体积是一枝粉笔的2倍，两枝粉笔的质量也是一枝粉笔的质量的2倍。这是物质的一个很重要的特性。探究这种特性用到了图像的方法。注意理解用数学的方法解决物理问题，体会这一方法带来的方便和理解上的便利。 密度的单位是一个复合单位，它由质量的单位和体积的单位组合而成。 单位换算：1g/cm3=1000kg/m3.水的密度1.0×103kg/m3,要求记住。 还要能够记住一些物质密度的大小。例如，金的密度比银大，铜的密度比铁大。 计算题要注重格式，要写必要的公式、公式变换、单位、文字说明。还要有必要的计算过程。 教学教程 一、从鉴别物质说起 我们鉴别物质，有很多时候，仅靠气味、颜色、软硬、形状等特性是有一定的局限性。 但我们发现物质还有其它的特性，可以用来鉴别物质。

思考：用物体的质量来鉴别物质行吗？ 二、实验探究 1、学生实验：调节好天平，用天平称量体积相同的木块、铝块、铁块。看看它们的质 量相同是否相同？ 结论：体积相同的不同物质，它们的质量不同。 2、出示：100g水和100g酒精体积，看看它们的体积是否相同？ 结论：质量相同的不同物质，它们的体积相等。 3、提问：以上两个实验用不同的物质进行比较，根据实验结果，受到了什么启示？关于物体质量与体积的关系你们能提出什么问题来进行研究？ 让学生讨论后提出这样的问题：同种物质的质量和体积会什么关系？ 4、验证同学们的推测是否正确？请同学们(类比研究同一金属导体两端和电流关系实验)设计一个实验方案，用实验来验证推测的正确性。 5、根据实验方案不同实验小组分别用体积大小不同的若干铝块(或铁块、松木块)作实验。学生还可以把操作中出现的问题记在笔记本上。 由此可以得到结论：(1)同种物质质量增加，其体积也增大；质量减少，体积也会减少。质量和体积的比值一定。 (2)不同物质的质量和体积的比值是不同的。 三、密度 1、密度定义 从前面的实验探究我们知道：一种物质的质量和体积的比值一定，物质不同，其比值也不同。这种比值不变性反映的正是物质本身所有的特性，它只跟物质的种类有关。是十分有意义的物理量，物理学中就把它定义为密度。 板书：某种物质组成的物体的质量和它的体积的之比叫做这种物质的密度。密度公式V m =ρ介绍密度的符号及单位： ρ------密度------千克每立方米(kg/m 3)

大学物理实验预习报告

实验一 密度测量 密度是物体的属性之一，实验测定固体密度需要进行长度和质量的测量。长度和质量是基本物理量，其测量原理和方法在其他测量仪器中也常常有体现，如游标和螺旋测微（俗称千分尺）的原理等。测量长度的量具，常用较简单的有米尺、游标卡尺和螺旋测微器。这三种量具测量的范围和准确度各不相同，须视测量的对象和条件加以选用。当长度在3 10-cm 以下时，需用更精密的长度测量仪器（如比长仪等）或者采用其他的方法（如利用光的干涉和衍射等）来测量。测量物体质量时，需使用天平。天平是物理实验中常用的基本仪器。我们将通过对物体密度的测量来学习使用长度和质量的测量仪器，掌握它们的构造特点、规格性能、读数的原理和规则、使用方法及维护知识等，并注意在以后的实验中恰当的选择使用。 【实验目的】 1、 掌握游标卡尺、螺旋测微器及天平的测量原理和使用方法。 2、 掌握直接测量量和间接测量量的数据处理方法。 【实验仪器】 游标卡尺、螺旋测微器、分析天平、待测圆柱体。 【实验原理】 圆柱体密度计算公式如式（1）所示。 H D m V m 24πρ== （1） 式中，m 为圆柱体质量；V 为体积；H 为高；D 为直径。只要直接测出D 、H 、m ，即可间接确定ρ。式（1）适用于质量均匀分布的圆柱体。但由于被测试件加工上的不均匀，必然会给测量带来系统误差。由于加工的不均匀是随机的，所以可以用处理随机误差的方法来减小这种具有随机性质的系统误差，即在试件的不同位置多次测量取平均值的方法来处理。 液体密度计算公式如式（2）所示。 水 水 待测液体待测液体水 水 待测液体 待测液体 m m m m ρρρρ?= ?= （2） 液体密度的测量采用比重瓶法，即使用两个同体积的比重瓶，一个比重瓶中装入水，另外一个比重瓶中装入待测液体。分别利用天平称出两者以及未装入液体之前空比重瓶的质量，代入式（2）中即可求出待测液体的密度，其中水的密度为已知条件。 1.游标卡尺 如图1所示，游标卡尺有两个主要部分，一条主尺和一个套在主尺上并可以沿它滑动的副尺（游标）。游标卡尺的主尺为毫米分度尺，当下量爪的两个测量刀口相贴时，游标上的零刻度应和主尺上的零位对齐。 如果主尺的分度值为a ，游标的分度值为b ，设定游标上n 个分度值的总长与主尺上（ n-1 ）分度值的总长相等，则有 a n n b )1(-= （3）

初二物理《测量物体的密度》实验报告

初二物理《测量物体的密度》实验报告 __ 学号__ ___ 设计人： 梁强强审核：马小刚《测量物体的密度》实验报告单实验目标目标： 1、巩固天平和量筒的使用方法，掌握测量物体密度的原理；2：理解并掌握“排水法”测量形状不规则固体体积的方法；3：学会分析实验，理解误差存在的原因。 【知识准备】 1、量筒的使用（以实验台上量筒为例）（1）作用：量筒是测量的工具；（2）测量单位：量筒的测量单位是，符号为， =1cm3；（3）使用方法： ①使用量筒时，应将其放在上；②桌面上量筒的最大测量值为 mL，分度值为 mL；③读数时，应使视线与液体凹面的底部； 2、测量不规则固体体积的方法（排液法）（1）在量筒中倒入适量的水，记下体积为V1；其中“适量”的含义是、。 （2）将不规则固体用细线系好后放入量筒中，使其全部浸入水中，记下水面的刻度为V2；（3）不规则固体的体积V= 。 3、天平的使用方法：（1）、“放”：把天平放在，把游码放在。（2）、“调”：调节天平的使指针指在。（3）、

“称”：把被测物体放在，用向盘加减砝码，并调节，直到。 （4）、“记”：被测物体的质量= + 注意事项：A不能超过天平的秤量B保持天平干燥、清洁。 【测固体、液体的密度】 1、测量小石块等常见物体的的密度： （1）测量密度的原理是；（2）根据上述原理，要测量小石块的密度，就需要测量它的和。 (3 )测出上述两个物理量的测量工具分别是和；（4）器材：金属螺母（小石块）、、、、细线、烧杯；（5）步骤： ①用测出金属螺母（小石块）的质量m；②在中倒入适量的水，记下其体积为V1；③将金属螺母（小石块）用细线系好后放入量筒中，使其水中，记下水面的刻度为V2；④算出金属螺母（小石块）的体积V= ⑤算出金属螺母（小石块）的密度ρ= （用上述物理量的符号表示）；（6）表格（完成表格）测量内容石块螺丝钉铜块被测物体的质量m（g）被测物体放入前水的体积V1(ml)用刻度尺测量物体的体积V(ml) 被测物体和水的总体积V2(ml)被测物体的体积V(ml)被测物体的密度ρ(g/cm3)（7）思维拓展：如果在测量固体密度时，先用量筒测量固体的体积，再用天平测量固体的质量，对实验的结果会有什么影响？