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0.001291.29 kg/m³
汽油0.72-0.751 升汽油约 0.73kg
1.0基准
0.92冰浮于水
2.70轻金属
铁/钢7.87
8.96
10.49
11.34
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