要由质量和密度求体积(volume),用 V = m ÷ ρ。单位要配对:kg 配 kg/m³ 得到 m³,g 配 g/cm³ 得到 cm³。
怎样变换密度公式?
密度是单位体积的质量:ρ = m/V。要让 V 成为主项,先在两边同乘 V,再在两边同除以 ρ,得到 V = m/ρ。
常见的记忆辅助是一个三角形,m 在上面,ρ 和 V 在下面。盖住未知数就看到公式,但还是要检查单位。
分步做法
- 列出数据并带上单位,标出未知数。
- 统一单位。 换算后让质量和密度使用同一个体系。
- 写出 V = m/ρ,代入并计算。
- 写明单位,如有需要再换算成实用的单位。
- 检查合理性: 质量相同时,密度越大的材料占的空间越小。
例题详解
一根实心铝棒的质量为 0.54 kg,铝的密度是 2700 kg/m³。求铝棒的体积,分别用 m³ 和 cm³ 表示。(数据为虚构。)
第一步: 数据:m = 0.54 kg,ρ = 2700 kg/m³,V = ?
第二步: 单位已经配对(kg 与 kg/m³)。
第三步: V = m/ρ = 0.54 ÷ 2700 = 0.000 2 m³ = 2.0 × 10⁻⁴ m³。
第四步: 换成 cm³,乘以 1 000 000:0.000 2 × 1 000 000 = 200 cm³。
检查: 用 g 和 g/cm³:540 g ÷ 2.7 g/cm³ = 200 cm³。第二条路径得到同样的答案。
要留意的错误
错误做法: V = ρ/m = 2700 ÷ 0.54 = 5000
学生把公式写反了。数字 5000 没有合理的单位。
单位暴露了错误:(kg/m³) ÷ kg 得到 1/m³,不是体积。第二个警号是大小:一根小棒竟有 5000 m³ 的体积,显然不合理。一定要确认答案的单位是体积单位。
自我检测
1. 一种油的密度是 0.85 g/cm³。求 850 g 这种油的体积。
查看答案
V = m/ρ = 850 ÷ 0.85 = 1000 cm³。
2. 4.0 kg 的水占多大体积?取 1000 kg/m³。分别用 m³ 和 cm³ 作答。
查看答案
V = 4.0 ÷ 1000 = 0.004 m³。换成 cm³:0.004 × 1 000 000 = 4000 cm³(即 4 升)。
3. 一块金锭的质量为 386 g。金的密度是 19.3 g/cm³。求体积。
查看答案
V = 386 ÷ 19.3 = 20 cm³。检查:19.3 × 20 = 386。
下一步
体积和密度合起来决定物体是否浮起,所以接着学习用合适的力学模型解释浮沉。想把整条链条练一遍,可以做综合练习题组。
如果你代数没问题,却总在统一单位时出错,老师可以在物理线上一对一补习中帮你建立一套简短的固定步骤。