核心答案:密度 ρ = m÷V(质量÷体积)。水的密度 1000 kg/m³ = 1 g/cm³,是所有物质的参照基准。铁 7.87 g/cm³、铝 2.7、金 19.32——同样大小的金块比铁块重 2.5 倍。
密度公式与单位
ρ = m ÷ V,变体:m = ρV,V = m÷ρ
| 单位 | 换算 |
|---|---|
| 1 g/cm³ | = 1000 kg/m³ |
| 1 kg/m³ | = 0.001 g/cm³ |
| 水的密度 | 1000 kg/m³ = 1 g/cm³ = 1 kg/L |
实例:2.7 g/cm³ = 2700 kg/m³(铝)。
常见物质密度表
| 物质 | 密度(g/cm³) | 备注 |
|---|---|---|
| 空气 | 0.00129 | 1.29 kg/m³ |
| 汽油 | 0.72-0.75 | 1 升汽油约 0.73kg |
| 水 | 1.0 | 基准 |
| 冰 | 0.92 | 冰浮于水 |
| 铝 | 2.70 | 轻金属 |
| 铁/钢 | 7.87 | |
| 铜 | 8.96 | |
| 银 | 10.49 | |
| 铅 | 11.34 | |
| 金 | 19.32 | 常见最密金属之一 |
| 水银(汞) | 13.55 | 唯一液态金属 |
浮力与浮沉判断
判据(实心物体浸入液体):
- ρ物 < ρ液 → 上浮/漂浮(木块 0.5 浮于水)
- ρ物 = ρ液 → 悬浮
- ρ物 > ρ液 → 下沉(铁块 7.87 沉水)
轮船悖论:钢铁密度大为什么能浮?空心结构让平均密度(总质量÷总体积)小于水。同理:铁块沉水,铁船浮水。
阿基米德:浮力 = 排开液体的重量 = ρ液×g×V排。
密度鉴别应用
例 1(金条验真):标称 1kg 金条,量体积 60cm³:ρ = 1000÷60 = 16.7 g/cm³ < 19.32 → 掺假(可能掺钨/银)。
例 2(酒精浓度):白酒密度 0.95 g/cm³ 介于水(1.0)和纯酒精(0.79)之间,密度计可测酒精度。
例 3(油量估算):油箱 50L 汽油质量 = 50×0.73 = 36.5kg(不是 50kg)。
计算实例
例 1:铁球质量 393.5g、体积 50cm³:ρ = 393.5÷50 = 7.87 g/cm³ → 是铁 ✓
例 2(空心判断):铝球 540g、体积 300cm³:ρ = 1.8 < 2.7 → 空心(若为实心 300cm³ 应重 810g)
例 3(混合密度):1L 水 + 1L 酒精混合(体积收缩约 3%):总质量 1730g,实际体积约 1.94L,混合密度 ≈ 0.89 g/cm³
常见误区
- 「1 升 = 1 公斤」乱用:只对水成立。1 升汽油 0.73kg、1 升蜂蜜 1.4kg、1 升水银 13.55kg
- g/cm³ 与 kg/m³ 换算错向:铁 7.87 g/cm³ = 7870 kg/m³(×1000),不是 0.00787
- 「重的物体密度大」:10 吨棉花比 1kg 铁重得多,但棉花密度小——密度是单位体积的质量
- 忽略温度影响:水在 4℃ 密度最大(1.000),0℃ 水 0.9998、热水更小;气体密度随温度变化极大