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“密度”概念的引入与推理过程
m ,它的意思是“ 1m3 的空间里包含 V
度,来区分不同的物体的状态。为此,有必要引入一个新的物理量来表示物质的这种“包含物质的疏 密程度”的特性。 科学家将这种特性命名为“密度”, 即表示物质的疏密程度, 符号为 (希腊数学符号, 国际读音 rho, 与汉语“肉”(四声)发音相近)。根据上述推导,咱们知道有 的物质的多少。”。 上述讲解虽然略显繁琐,但是也让咱们明白为什么要引入“密度”这个概念,以及如何引入的。这 对于研究其他物理现象有重要的借鉴意义。
m V 或 V m
由于 m 与 V 是同一个物体两个独立的属性,所以相加与相减,都是没有物理意义的。 那么 m 与 V 相乘呢?要记住,咱们这么分析的目的是为了能区分物体的状态,但是如果一个物
1 1 体的质量是 m ,体积是 V ,而另一个物体的质量是 m ,体积 3V ,那么 m V m 3V ,也就是说, 3 3
10kg /1m3 表示同样的教室里有 10 个学生,而 50kg /1m3 表示同样的教室里有 50 个学生,那么咱们很
直观很容易就能察觉到它们的不同:相同的教室里,学生的拥挤程度不同,也就是:相同空间里物质 的疏密程度不一样。 所以,咱们采用
m 这种同时考虑某物体的质量与体积的方法,即 1m3 的相同空间里物质的疏密程 V
如果这么考虑的话,无法把不同物体的状态区分开来。 那么两者相除呢?为了引导大家分析,我作此提示:
m V 得到的结果的单位是“ kg /1m3 ”,而 得 V m
到的结果的单位是“ m3 /1kg ”。它们的物理含义是:前者不管对什么物体,都只考虑 1m3 的空间里有多
少 kg 的物质;而后者,不管对什么物体,都只考虑 1kg 该物体所占空间的大小。 这两种考虑方法都是可以的, 但是哪种更科学合理呢?经过分析, 咱们认为第一种比较直观合理, 因为对不同的物体,都只考虑 1m3 的空间里有多少 kg 的物质。把 1m3 的空间想象成一个教室,那么显 然 1m3 包含的物质越多就相当于教室里的学生的人数越多,例如 1kg /1m3 表示教室里有一个学生,
“密度”概念的引入与推理过程
首先,在生活中,人的感官能直接感受到不同物体的“沉的程度”不同。为了研究物体这种“沉”的 属性且便于大家交流, 咱们给这种属性起了一个名字: 质量(符号是 m ), 国际单位是千克(符号是 kg )。 实际上,咱们知道质量的严格定义是:物体包含物质的多少。 为了便于理解,咱们先按照物体“沉的 程度”来直观地理解这概念。 而在生活中, 人的感官同样能够直接感受到不同物体的“大小的程度”不同。 为了研究物体这种“大 小”的属性且便于大家交流,咱们给这种属性起了一个名字:体积(符号是 V ),单位为立方米(符号是
m3 )。实际上,体积的严格定义是:物体所占空间的大小。
这样就引入了“质量”与“体积”这两个物理量。 但是,小学的时候,老师可能提问过这样的类似脑筋急转弯的问题:一千克的铁与一千克的棉花 哪个重? 在我们轻易回答出答案“一样重”的时候,咱们是否会察觉到有点不对劲:如果是把一千克 的铁与一千克的棉放在你面前,你可能觉得棉花比铁块大很多。有点不对劲。 同样,在生活里,咱们可能遇到过这样的场景:同样是一个桶,拿来装水和装沙子,是一样“大” 的,那用装水还能拿得起来,但是如果换成装沙子或者石头,可能就拿不起来了,觉得“太重”了。 这时候咱们会发现一个问题,如果只是考虑某物体的质量或者体积,像上述两个例子(第一个例 子里,两物体的质量相等但是体积不同,第二个例子里,两物体的体积相等但是质量不同),那么显 然没法把咱们眼前的物体的状态区分开。而最初咱们引入“质量”和“体积”时,是为了要把不同物体的 状态区分。 那么咱们怎么能“一次性”或者说通过一个物理量就可以区分“一千克的铁与一千克的棉花”和“一 桶水和一桶沙子”呢?一般而言,任何一个物体既有质量又有体积,也就是说一个物体的质量与体积 总是同时存在的。既然单独考虑“质量”或者单独考虑“体积“都没法把不同物体的状态区分开来,? 咱们不妨按照这思路往下推导。 那么怎么才能同时考虑一个物体的质量与体积,从而把不同的物体区分开来呢? 借助数学上的知识,同时考虑质量(符号是 m)和体积(符号是 V),存在下面这几种可能性: 1、 m V 或V m 2、 m-V 或V m 3、 m V 或V m 4、