第十一章 多彩的物質(zhì)世界
一、宇宙和微觀世界
1.寧宙是由物質(zhì)組成的
“物體”與“物質(zhì)”的區(qū)別和聯(lián)系：物體是指具有一定形狀、占據(jù)一定空間，有體積和質(zhì)量的實(shí)體。而物質(zhì)則是指構(gòu)成物體的材料。比如桌子這個(gè)物體是由木頭這種物質(zhì)組成的，窗棱這個(gè)物體是由鐵這種物質(zhì)組成的。
2.物質(zhì)是由分子組成的，分子是由原子組成的
(1)分子的大小：如果把分子看成球形，一般分子的大小只有百億分之幾米，通常用10-10m做單位來量度。
(2)原子的結(jié)構(gòu)：原子由原子核和電子組成，原子核由中子和質(zhì)子組成。
3.固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的微觀模型
(1)固態(tài)物質(zhì)中，分子的排列十分緊密，分子具有十分強(qiáng)大的作用力。
因此，固體具有一定的體積和形狀，但不具有流動性。
(2)液體物質(zhì)中，分子沒有固定的位置，運(yùn)動比較自由，粒子間的作用力比固體的小。因此，液體沒有確定的形狀，但有一定的體積，具有流動性。
(3)氣體物質(zhì)中，分子極度散亂，間距很大，并以高速度向四面八方運(yùn)動，粒子間的作用力極小，容易被壓縮。
因此，氣體具有很強(qiáng)的流動性，但沒有一定的形狀和體積。
4.納米技術(shù)
(1)納米是長度的單位。1nm=10-9m。
(2)納米科學(xué)技術(shù)是指納米尺度內(nèi)(0.1～100nm)的科學(xué)技術(shù)，研究對象是一小堆分子或單個(gè)的原子、分子。
(3)納米技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿，它在電子和通信方面、醫(yī)療方面、制造業(yè)方面等都有應(yīng)用。
二、質(zhì)量
l.質(zhì)量
(1)定義：物體中所含物質(zhì)的多少叫質(zhì)量，用字母m表示。
(2)質(zhì)量的單位：國際上通用的質(zhì)量單位有千克（kg)、噸(t)、克(g)、毫克(mg)，
其中千克是質(zhì)量的國際單位。
(3)換算關(guān)系：1t=1000kg；1kg=1000g；1g=1000mg。
(4)質(zhì)量是物質(zhì)的一種屬性，它不隨物體的形狀、狀態(tài)、溫度和地理位置的改變而改變。
2.質(zhì)量的測量：用天平
(1)構(gòu)造：托盤天平由橫梁、指針、分度盤、標(biāo)尺、游碼、托盤、平衡螺母構(gòu)成，每架天平配制一盒砝碼。盒中每個(gè)砝碼上都標(biāo)明了質(zhì)量大小，以“克”為單位，用符號“g”表示。
(2)使用：先將天平放水平；后將游碼左移零；再調(diào)螺母反指針；左放物體右放碼；四點(diǎn)注意要記清。
調(diào)整平衡后不得移動天平的位置，也不得移動平衡螺母；左盤放被測物體，右盤中放砝碼；物體的質(zhì)量=盤中砝碼總質(zhì)量+游碼在標(biāo)尺上所對的刻度值(俗稱游碼質(zhì)量)。
四點(diǎn)注意：被測物體的質(zhì)量不能超過量程；向盤中加減砝碼時(shí)要用鑷子，不能用手接觸砝碼，不能把砝碼弄濕、弄臟；潮濕的物體和化學(xué)藥品不能直接放到天平的盤中；砝碼要輕拿輕放。
三、密度
1.物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系：同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積成正比，其比值為定值。
2.密度 (1)定義：單位體積某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度，用符號ρ表示。
(2)公式：ρ=m/V。式中，ρ表示密度；m表示質(zhì)量；V表示體積。
(3)單位：國際單位是千克/米3(kg/m3)，讀做千克每立方米；
常用單位還有：克/厘米3(g/cm3)，讀作克每立方厘米。換算關(guān)系：1g/cm3=1x103kg/m3。
(4)密度是物質(zhì)的一種特性，它只與物質(zhì)種類和溫度有關(guān)，與物體的質(zhì)量、體積無關(guān)。
(5)混合物質(zhì)的密度應(yīng)由其混合物質(zhì)的總質(zhì)量與總體積的比值決定，而不是等于構(gòu)成這種混合物的各種物質(zhì)的密度的算術(shù)平均值。
四、測量物質(zhì)的密度
1.體積的測量
(1)體積的單位：m3、dm3(L)、cm3(mL)、mm3。
(2)換算關(guān)系：1m3=103dm3；1dm3=10cm3；lcm3=103mm3；1L=1dm3；1mL=1mm3。
(3)測量工具：量筒或量杯、刻度尺
(4)測量體積的方法
①對形狀規(guī)則的固體：可用刻度尺測出其尺寸，求出其體積。
②對形狀不規(guī)則的固體：使用量筒或量杯采用“溢水法”測體積。若
固體不沉于液體中，可用“針壓法”——用針把固體壓入量筒浸沒入水中，或“沉錘法”——用金屬塊或石塊拴住被測固體一起浸沒入量筒的液體中測出其體積。
(5)量筒的使用注意事項(xiàng)
①要認(rèn)清量筒、量杯的最大刻度是多少?它的每小格代表多少cm3(毫升)?
②測量時(shí)量筒或量杯應(yīng)放平穩(wěn)。
③讀數(shù)時(shí)，視線要與筒內(nèi)或杯內(nèi)液體液面相平(凹底凸頂)。
2.密度的測量
(1)原理：ρ=m/V
(2)方法：測出物體質(zhì)量m和物體體積V，然后利用公式ρ=m/V計(jì)算得到ρ。
(3)密度測量的幾種常見方法 ①測沉于水中固體(如石塊)的密度
器材：天平(含砝碼)、量筒、石塊、水、細(xì)線。
步驟：用天平稱出石塊的質(zhì)量m；倒適量的水入量筒中，記錄水面的刻度V1；用細(xì)線拴住石塊浸沒入量筒的水中，記錄此時(shí)水面的刻度V2；用公式ρ=m/（V2–V1）算出密度。
②測量不沉于水的固體(如木塊)的密度
器材：天平(含砝碼)、量筒、木塊、鐵塊、水、細(xì)線。
步驟：用天平稱出木塊的質(zhì)量m；倒適量的水入量筒中，用細(xì)線拴住鐵塊浸沒入量筒的水中，記錄水面的刻度V1；將木塊取出，用細(xì)線把木塊與鐵塊拴在一起全部沒入量筒的水中，記錄此時(shí)水面的刻度V2；用公式ρ=m/（V2–V1）算出密度。
注意：在測固體的密度時(shí)，在實(shí)驗(yàn)的步驟安排上，都是先測物體的質(zhì)量再用排法測體積。如若倒過來，則會造成固體因先沾到液體而使得質(zhì)量難以準(zhǔn)確測量。
③測量液體(如鹽水)的密度 器材：天平(含砝碼)、量筒、燒杯、鹽水。
步驟：用天平稱出燒杯和鹽水的質(zhì)量m1，將燒杯中的鹽水倒一部分入量筒中，記錄量筒中液面的刻度V；用天平稱出剩余鹽水和燒杯的質(zhì)量m2；用公式ρ=（m1–m2）/V算出密度。
五、密度與社會生活
1.密度作為物質(zhì)的一個(gè)重要屬性，在科學(xué)研究和生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用
(1)農(nóng)業(yè) ①用來判斷土壤的肥力，土壤越肥沃，它的密度越小。
②播種前選種也用到密度，把要選的種子放在水里，飽滿健壯的種子由于密度大而沉到水底，癟殼和雜草種由于密度小而浮在水面上。
(2)工業(yè) 有些工廠用的原料往往也根據(jù)密度來判斷它的優(yōu)劣。例如：有的淀粉制造廠以土豆為原料，土豆含淀粉量的多少直接影響淀粉的產(chǎn)量。一般來說含淀粉量多的土豆密度較大，所以通過測定土豆的密度不僅能判斷出土豆的質(zhì)量，還可以由此估計(jì)淀粉的產(chǎn)量。在鑄造廠的生產(chǎn)中也用到密度，工廠在鑄造金屬物體前，需要估計(jì)熔化多少金屬注入仿型的模子里比較合適，這時(shí)就需要根據(jù)模子的容積和金屬的密度，計(jì)算出需熔化的金屬量，以避免造成浪費(fèi)。
2.密度與溫度：溫度能改變物質(zhì)的密度。
(1)氣體的熱脹冷縮最為顯著，它的密度受溫度的影響也最大。
(2)一般固體、液體的熱脹冷縮不像氣體那樣明顯，因而密度受溫度的影響比較小。
(3)并不是所有的物質(zhì)都遵循“熱脹冷縮”的規(guī)律。如：4℃的水密度最大。
3.密度的應(yīng)用
(1)鑒別物質(zhì)。 (2)計(jì)算不能直接稱量的龐大物體的質(zhì)量，m=ρV。
(3)計(jì)算不便于直接測量的較大物體的體積，V=m/ρ。
(4)判斷物體是否是實(shí)心或空心。
判斷的方法通常有三種：利用密度進(jìn)行比較；利用質(zhì)量進(jìn)行比較；利用體積進(jìn)行比較。