正確理解密度

張星萍

“密度”是我們遇到的第一個(gè)表示物質(zhì)特性的物理量，是初中物理最重要的概念之一.掌握了這一概念，不僅為靈活運(yùn)用密度知識(shí)解決問題提供了保證，還為后面學(xué)習(xí)液體的壓強(qiáng)、浮力等知識(shí)奠定了基礎(chǔ).那么，應(yīng)該怎樣去理解密度呢？

首先，要知道物體的質(zhì)量和體積之間的關(guān)系，同種物質(zhì)組成的不同物體，體積越大，質(zhì)量越大，體積變?yōu)樵瓉淼膸妆?，質(zhì)量也隨之變?yōu)樵瓉淼膸妆?，因此同種物質(zhì)組成的不同物體質(zhì)量跟它的體積成正比，質(zhì)量和體積的比值是一個(gè)定值，這個(gè)定值就具有特殊的物理意義，它能反映物質(zhì)的一種特性，在物理學(xué)中我們就把這個(gè)定值叫做密度.因此同種物質(zhì)組成的不同物體其密度是一定的.而不同種物質(zhì)組成的物體，即使體積一樣，它們的質(zhì)量也一般不相等，因此不同種物質(zhì)組成的物體質(zhì)量和體積的比值一般也不相等，即不同種物質(zhì)組成的物體密度一般不等.這里為什么說一般不等，因?yàn)橐泊嬖谝恍┨厥獾那闆r，例如：煤油和酒精密度都是0.8×103kg/m3，冰和蠟密度都是0.9×103kg/m3.

其次，要理解密度的公式ρ=m/V.我們把質(zhì)量與體積的比值稱做密度，而質(zhì)量/體積=單位體積的質(zhì)量，因此在物理學(xué)中我們把“單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度”，這種定義密度的方法叫比值定義法.密度的單位是由質(zhì)量和體積復(fù)合成的，國(guó)際單位制中是kg/m3，常用的還有g(shù)/cm3，它們之間的換算關(guān)系是1g/cm3=1

×103kg/m3.雖然ρ=m/V，但是我們不能認(rèn)為密度的大小和質(zhì)量、體積有關(guān)，密度反映的是物質(zhì)的一種特性，同種物質(zhì)的密度相同，不同種物質(zhì)的密度一般不同，密度的大小由物質(zhì)的種類決定的，例如一滴水和一盆水，它們的質(zhì)量大小不等，體積大小也不等，但是它們的密度卻是相等的，這是因?yàn)樗鼈兌际怯伤@種物質(zhì)組成的，同種物質(zhì)組成的物體密度是相等的.這里也可以看出當(dāng)物質(zhì)種類一定時(shí)，密度的大小和物體的質(zhì)量、體積并沒有關(guān)系.比如我們常常會(huì)遇到這樣的題目：

一個(gè)正方體鐵塊密度為7.9×103kg/m3，把它分為兩塊，每塊的密度是（ ）.

A. 7.9×103kg/m3

B. 15.8×103kg/m3

C. 7.9×103g/cm3

D. 3.95×103kg/m3

解析 本題的正確選項(xiàng)應(yīng)該是A，但是很多同學(xué)會(huì)認(rèn)為D是正確的，這些同學(xué)認(rèn)為鐵塊分成兩半了，每一塊的質(zhì)量減半了，所以密度也減半.錯(cuò)在哪里呢？錯(cuò)在只考慮到了質(zhì)量，忽略了體積，此時(shí)鐵塊的體積也減半了，根據(jù)ρ=m/V，質(zhì)量、體積同時(shí)變?yōu)樵瓉淼?/2，它們的比值是不變的，即密度不變，而且分為兩塊后物質(zhì)的種類沒變，還是鐵，因此同種物質(zhì)密度是不變的.也有個(gè)別同學(xué)認(rèn)為C是正確的，這是沒有弄清楚單位的緣故.

不同種物質(zhì)組成的物體密度大小和質(zhì)量、體積有什么關(guān)系呢？

（1）當(dāng)物體體積一定時(shí)，質(zhì)量越大的物體，密度越大；

（2）當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，體積越小的物體，密度越大.

我們?cè)诶觅|(zhì)量或者體積比不同物質(zhì)密度大小的時(shí)候，一定不能忘了前提條件是質(zhì)量一定或者體積一定.

最后，要了解密度大小會(huì)和哪些因素有關(guān).雖然密度是物質(zhì)的一種物理屬性，同種物質(zhì)組成的物體密度是一定的，不隨物體質(zhì)量、體積的改變而改變，但是密度大小也會(huì)受到其他因素的影響，比如當(dāng)溫度變化、狀態(tài)變化的時(shí)候，物質(zhì)的密度也會(huì)發(fā)生變化的.例如水的密度是1.0×103kg/m3，而冰的密度是0.9×103kg/m3，它們是同種物質(zhì)組成的不同狀態(tài)下的物體，水變成冰時(shí)密度變小.再比如給鐵塊加熱后，鐵塊受熱膨脹，鐵塊的密度是否變化呢？答案是密度變小，因?yàn)榻o鐵塊加熱鐵塊的質(zhì)量是不改變的，而受熱膨脹說明了鐵塊的體積在變大，根據(jù)ρ=m/V可得出此時(shí)鐵塊密度在變小.

生活中大量實(shí)例都能說明物質(zhì)的密度受溫度以及物質(zhì)狀態(tài)的影響，我們平時(shí)所講的密度都是指在常溫常壓下的.另外氣體密度的變化也有它的特殊性，比如一瓶氧氣當(dāng)我們用去了一半后，密度會(huì)怎么變呢？很多同學(xué)會(huì)答密度不變，我們的解釋是同種物質(zhì)的密度是一定的，但實(shí)際上氧氣的密度在變小，因?yàn)闅怏w的特性是具有流動(dòng)性，沒有固定的形狀，也沒有固定的體積，它的體積由裝它的容器的體積決定，一瓶氧氣用去一半后，質(zhì)量減半，但體積不變，大小等于容器的體積，根據(jù)ρ=m/V可得出此時(shí)氧氣的密度應(yīng)該變?yōu)樵瓉淼?/2.

我們常常會(huì)遇到一些密度概念的綜合題，對(duì)概念理解的要求很高，例如：

關(guān)于密度，以下說法正確的是（ ）.

A.由公式ρ=m/V可知，物質(zhì)的密度跟質(zhì)量成正比，跟體積成反比

B.密度是物體的屬性，物體不同，密度也不同

C.不同種類的物質(zhì)單位體積的質(zhì)量一般也不同

D.密度是物質(zhì)的特性，其大小不隨溫度和形狀以及狀態(tài)的變化而變化

解析 有的同學(xué)選A，這些同學(xué)不能正確理解密度的公式，不清楚密度、質(zhì)量、體積三個(gè)物理量之間的關(guān)系，僅從數(shù)學(xué)公式的角度考慮問題.物質(zhì)的密度是一種屬性，其大小與質(zhì)量和體積無關(guān).也有部分同學(xué)認(rèn)為B或者D選項(xiàng)正確，這些同學(xué)混淆了物質(zhì)的屬性和物體的屬性.密度是物質(zhì)的屬性，而我們前面學(xué)習(xí)的質(zhì)量是物體的特性，物體的質(zhì)量不隨溫度、形狀以及狀態(tài)包括地理位置的改變而改變，而物質(zhì)的屬性密度是會(huì)受到溫度、狀態(tài)變化影響的，比如我們上面所講的水和冰，以及給鐵塊加熱的例子就能很好地說明這點(diǎn).選項(xiàng)C是正確的，密度的定義就是單位體積內(nèi)某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做密度，不同物質(zhì)的密度一般不同，也就是不同物質(zhì)單位體積的質(zhì)量一般不同.可見，透徹理解密度的概念是十分重要的.