KHTN8-CD | Bài 14. Khối lượng riêng

MỤC TIÊU

• Nêu được định nghĩa khối lượng riêng, xác định được khối lượng riêng qua khối lượng và thể tích tương ứng, khối lượng riêng = khối lượng/thể tích.
• Liệt kê được một số đơn vị đo khối lượng riêng thường dùng.
• Thực hiện được thí nghiệm để xác định được khối lượng riêng của một khối hộp chữ nhật, của một vật có hình dạng bất kì, của một lượng chất lỏng.

TÓM TẮT KIẾN THỨC

💡 Mở đầu
Trong một số trường hợp, có thể tính được khối lượng của một vật qua kích thước của nó mà không cần dùng cân. Ví dụ, có thể tính được khối lượng của nước trong bể bơi khi biết kích thước của bể. Dựa trên cơ sở nào để có thể làm được điều đó?

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

Ta có thể tính được khối lượng của một vật qua kích thước của nó mà không cần dùng cân dựa vào công thức:

Khối lượng = khối lượng riêng x thể tích

I. KHÁI NIỆM KHỐI LƯỢNG RIÊNG

- Khi ta nói sắt nặng hơn nhôm, nghĩa là ta đã so sánh khối lượng của một lượng sắt và một lượng nhôm có cùng thể tích. Để so sánh như vậy, người ta dùng khối lượng riêng.
- Khối lượng riêng của một chất được xác định như sau:

$Khối lượng riêng = \frac{Khối lượng}{Thể tích}$

- Nếu kí hiệu D là khối lượng riêng, m là khối lượng của lượng chất có thể tích V, ta có: \[D = \frac{m}{V}\] - Đơn vị đo của khối lượng riêng là kilôgam trên mét khối, kí hiệu là kg/m³. Người ta cũng thường sử dụng đơn vị khác của khối lượng riêng là gam trên mililít, kí hiệu là g/ml (1 g/ml = 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³).

Bảng 14.1. Khối lượng riêng của một số chất

Chất	Khối lượng riêng (kg/m³)	Chất	Khối lượng riêng (kg/m³)
Không khí khô (*)	1,29	Nước	1 000
Khí oxygen (*)	1,43	Aluminium (Nhôm)	2 700
Rượu	790	Iron (sắt)	7 800
Dầu ăn	Khoảng 800	Lead (chì)	11 300
Nước đá	917	Mercury (thuỷ ngân)	13 600
Gỗ lim	Khoảng 950	Gold (vàng)	19 300

(*) Ở điều kiện nhiệt độ 0 °C và áp suất 1 atm

❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
1. So sánh khối lượng nước chứa trong một bình 20 lít và trong một chai 0,5 lít.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

- Ta có:
+ m₁ là khối lượng nước trong bình,
+ m₂ là khối lượng nước trong chai,
+ V₁ là thể tích nước trong bình,
+ V₂ là thể tích nước trong chai.
- Vì chất lỏng trong bình và chai đều là nước nên ta có: \[D = \frac{m}{V} = \frac{{{m_1}}}{{{V_1}}} = \frac{{{m_2}}}{{{V_2}}}\] \[ \Rightarrow \frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \frac{{{V_1}}}{{{V_2}}} = \frac{{20}}{{0,5}} = 40\] \[ \Rightarrow {m_1} = 40{m_2}\] - Vậy khối lượng nước trong bình gấp 40 lần khối lượng nước trong chai.

❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
2. Nêu thêm một số đơn vị đo khối lượng riêng.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

Một số đơn vị đo khối lượng riêng: kg/m³; g/m³; g/cm³; g/mL; kg/L.

📝 Luyện tập
1. Một bể bơi có chiều dài 20 m, chiều rộng 8 m, độ sâu của nước là 1,5 m, tính khối lượng của nước trong bể.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

- Khối lượng riêng của nước D = 1 000 kg/m³
- Thể tích của phần nước trong bể bơi là:

V = 20 . 8 . 1,5 = 240 (m³)

- Khối lượng nước trong bể bơi là:

m = D.V = 1000 . 240 = 240 000 (kg)

II. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG BẰNG THỰC NGHIỆM

1. Xác định khối lượng riêng của một lượng chất lỏng

🔬 Để xác định khối lượng riêng của một lượng chất lỏng, em hãy thực hiện thí nghiệm sau đây.

❖ Chuẩn bị
Chất lỏng, cốc đong, cân.
❖ Tiến hành
• Xác định khối lượng của lượng chất lỏng:
- Dùng cân xác định khối lượng m₁ của cốc đong.
- Đổ lượng chất lỏng cần xác định khối lượng riêng vào cốc đong. Dùng cân xác định tổng khối lượng m₂ của cốc đong và lượng chất lỏng (hình 14.1).
- Tính khối lượng của lượng chất lỏng: \[m = {m_2} - {m_1}\] • Đo thể tích của lượng chất lỏng: Đọc giá trị thể tích V của lượng chất lỏng trên cốc đong.
• Tính khối lượng riêng của lượng chất lỏng: \[D = \frac{{{m_2} - {m_1}}}{V}\]

❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
3. Thảo luận, đề xuất các cách xác định khối lượng riêng của một lượng chất lỏng.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

Cách xác định khối lượng riêng của một lượng chất lỏng:
- Dùng cân xác định khối lượng m của chất lỏng:
+ Dùng cân xác định khối lượng m₁ của cốc đong.
+ Đổ lượng chất lỏng cần xác định khối lượng riêng vào cốc đong. Dùng cân xác định tổng khối lượng m₂ của cốc đong và lượng chất lỏng.
+ Tính khối lượng của lượng chất lỏng: m = m₂ – m₁.
- Dùng bình chia độ xác định thể tích V của chất lỏng.
- Sử dụng công thức khối lượng riêng: \[D = \frac{m}{V} = \frac{{{m_2} - {m_1}}}{V}\]

❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
4. Cần lưu ý điều gì khi đọc giá trị thể tích chất lỏng trên cốc đong?

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

- Đặt mắt ngang với độ cao mực chất lỏng trong bình.
- Sau đó thì sẽ đọc và ghi kết quả đo theo vạch chia gần nhất với mực chất lỏng.

2. Xác định khối lượng riêng của một khối hộp chữ nhật

🔬 Để xác định khối lượng riêng của một khối hộp chữ nhật, em hãy thực hiện thí nghiệm sau đây.

❖ Chuẩn bị
Khối hộp chữ nhật, thước, cân.
❖ Tiến hành
• Xác định khối lượng m của khối hộp bằng cân (hình 14.2).
• Đo thể tích của khối hộp:
- Dùng thước đo: chiều dài a, chiều rộng b và chiều cao c của khối hộp.
- Tính thể tích của khối hộp chữ nhật:\[V = a.b.c\] • Tính khối lượng riêng của khối hộp: \[D = \frac{m}{V} = \frac{m}{{a.b.c}}\]

📝 Luyện tập
2. Tính khối lượng của một khối nhôm hình hộp chữ nhật có chiều dài 10 cm, chiều rộng 3 cm, chiều cao 5 cm.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

- Khối lượng riêng của nhôm D = 2 700 kg/m³
- Thể tích khối nhôm là: \[V = 10.3.5 = 150(c{m^3}) = 1,{5.10^{ - 4}}({m^3})\] - Khối lượng của khối nhôm là: \[D = \frac{m}{V} \Rightarrow m = D.V = 2700.1,{5.10^{ - 4}} = 0,405(kg)\]

3. Xác định khối lượng riêng của một vật có hình dạng bất kì

🔬 Để xác định khối lượng riêng của một vật có hình dạng bất kì, không thấm nước, ví dụ một viên đá, em hãy tiến hành thí nghiệm sau đây.

❖ Chuẩn bị
Viên đá (sỏi), cân, ống đong, nước.
❖ Tiến hành
• Dùng cân xác định khối lượng m của viên đá.
• Đo thể tích của vật:
- Đổ nước vào ống đong, đọc giá trị thể tích nước V₁.
- Nhúng ngập viên đá vào nước trong ống đong, đọc giá trị thể tích V₂ (hình 14.3).
- Tính thể tích viên đá: \[V = {V_2} - {V_1}\] • Tính khối lượng riêng của viên đá: \[D = \frac{m}{V} = \frac{m}{{{V_2} - {V_1}}}\]

❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
5. Thảo luận, đề xuất các cách xác định khối lượng riêng của một vật có hình dạng bất kì.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

Cách xác định khối lượng riêng của một vật có hình dạng bất kì bỏ lọt bình chia độ.
- Dùng cân xác định khối lượng m của vật.
- Dùng bình chia độ đo thể tích vật:
+ Đổ nước vào bình chia độ: Đọc giá trị thể tích nước V₁.
+ Nhúng ngập vật vào nước trong bình chia độ: Đọc giá trị thể tích V₂.
+ Tính thể tích của vật:
V_vật = V₂ – V₁
- Sử dụng công thức tính khối lượng riêng: \[D = \frac{m}{V} = \frac{m}{{{V_2} - {V_1}}}\]

❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
6. Một nhóm học sinh tiến hành xác định khối lượng riêng của các viên bi giống nhau. Một bạn tiến hành thí nghiệm với một viên bi. Một bạn khác đề nghị đo tổng khối lượng và tổng thể tích của 10 viên bi. Cách làm nào cho kết quả chính xác hơn? Vì sao?

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

- Theo em nên làm thí nghiệm đo tổng khối lượng và tổng thể tích của 10 viên bi sẽ cho kết quả chính xác hơn.
- Vì tổng khối lượng và tổng thể tích của 10 viên bi sẽ lớn giúp chúng ta có thể đọc được chính xác các kết quả đó và do sử dụng các viên bi giống nhau nên ta chỉ cần chia cho 10 là ra được khối lượng riêng của một viên bi. Nếu làm tiến hành thí nghiệm với một viên bi thì khối lượng và thể tích của một viên quá nhỏ dẫn tới khó đọc được kết quả đo.

⚙️ Vận dụng
1. Đề xuất phương án xác định khối lượng riêng của một chiếc chìa khoá.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

Phương án xác định khối lượng riêng của một chiếc chìa khóa.
- Dùng cân xác định khối lượng m của chiếc chìa khoá.
- Dùng bình chia độ đo thể tích chiếc chìa khoá:
+ Đổ nước vào bình chia độ: Đọc giá trị thể tích nước V₁.
+ Nhúng ngập chiếc chìa khoá vào nước trong bình chia độ: Đọc giá trị thể tích V₂.
+ Tính thể tích chiếc chìa khoá: V_{chìa khoá} = V₂ – V₁
- Tính khối lượng riêng của chiếc chìa khoá: \[D = \frac{m}{V} = \frac{m}{{{V_2} - {V_1}}}\]

⚙️ Vận dụng
2. Ước tính khối lượng không khí ở trong lớp học của em khi đóng kín cửa.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

Tra bảng 14.1, ta được khối lượng riêng của không khí là 1,29 kg/m3.
Giả sử lớp học em có chiều dài là 15 m, chiều rộng là 8 m, chiều cao 3,5 m.
Thể tích lớp học của em là: \[V = 15.8.3,5 = 420({m^3})\] Khối lượng không khí ở trong lớp học của em khi đóng kín cửa là: \[D = \frac{m}{V} \Rightarrow m = D.V = 1,29.420 = 541,8(kg)\]

⚙️ Vận dụng
3. Tại cùng một nơi trên mặt đất, trọng lượng của vật tỉ lệ với khối lượng của nó. Số đo trọng lượng P (tính theo đơn vị niutơn) gần bằng 10 lần số đo khối lượng m của nó (tính theo đơn vị kilôgam). Chứng minh rằng: Trọng lượng riêng của vật (kí hiệu là d): d = 10D.

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

- Trọng lượng của vật là độ lớn lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật, được tính theo công thức P = 10m. Trong đó P là trọng lượng, m là khối lượng nên trọng lượng sẽ tỉ lệ thuận với khối lượng tại cùng một nơi đang xét.
- Trọng lượng riêng của vật được tính bằng công thức: \[{\rm{d}} = \frac{P}{V} \Rightarrow P = d.V \Rightarrow 10.m = d.V(1)\] - Khối lượng riêng của vật được tính bằng công thức: \[D = \frac{m}{V} \Rightarrow m = D.V(2)\] - Thay (2) vào (1), ta có: \[10.D.V = d.V \Rightarrow d = 10.D\]

🕵️‍♀️ Em có biết
Nước có tính chất rất đặc biệt:
• Ở thể lỏng dưới áp suất thường, khối lượng riêng của nước có giá trị lớn nhất, xấp xỉ 1 000 kg/m³ ở 4 °C.
• Khối lượng riêng của nước ở thể rắn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước ở thể lỏng.

🧑‍💻 Tìm hiểu thêm
Có nhiều trường hợp không thể dùng cân để xác định khối lượng của vật. Khi đó, nếu biết khối lượng riêng của chất tạo nên vật, ta có thể xác định được khối lượng của vật. Ví dụ, các kim tự tháp Ai Cập được dựng lên bằng những khối đá hoa cương hình lập phương. Nếu biết khối lượng của mỗi khối đá hình lập phương với cạnh 10 cm là 2,75 kg, người ta tính được khối lượng của các khối đá dùng để dựng lên các kim tự tháp. Người ta đã làm điều đó như thế nào?

🌟 Lời giải chi tiết 🌟

- Tính khối lượng riêng của đá hoa cương dựa vào số liệu đã cho: khối đá hoa cương hình lập phương có cạnh 10 cm (= 0,1 m) và nặng 2,75 kg. \[D = \frac{m}{V} = \frac{m}{{a.b.c}} = \frac{{2,75}}{{0,{1^3}}} = 2750(kg/{m^3})\] - Sử dụng phương pháp đo trong toán học để xác định kích thước của kim tự tháp (có thể sử dụng tính chất của tam giác đồng dạng).
- Tính được thể tích của kim tự tháp (dựa vào công thức tính thể tích khối chóp).
- Dựa vào khối lượng riêng đã tính ở trên hoàn toàn có thể tính được khối lượng của đá sử dụng để xây lên kim tự tháp bằng công thức: m = D.V

🔑 Kiến thức cốt lõi
• Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó.

$Khối lượng riêng = \frac{Khối lượng}{Thể tích}$
• Một số đơn vị đo khối lượng riêng thường dùng là kg/m³; g/ml.
• Để xác định được khối lượng riêng bằng thực nghiệm, cần xác định được khối lượng và thể tích tương ứng với khối lượng ấy.

BÀI TẬP

Đang cập nhật

KHTN8-CD | Bài 14. Khối lượng riêng

MỤC TIÊU

TÓM TẮT KIẾN THỨC

I. KHÁI NIỆM KHỐI LƯỢNG RIÊNG

Bảng 14.1. Khối lượng riêng của một số chất

II. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG BẰNG THỰC NGHIỆM

1. Xác định khối lượng riêng của một lượng chất lỏng

🔬 Để xác định khối lượng riêng của một lượng chất lỏng, em hãy thực hiện thí nghiệm sau đây.

2. Xác định khối lượng riêng của một khối hộp chữ nhật

🔬 Để xác định khối lượng riêng của một khối hộp chữ nhật, em hãy thực hiện thí nghiệm sau đây.

3. Xác định khối lượng riêng của một vật có hình dạng bất kì

🔬 Để xác định khối lượng riêng của một vật có hình dạng bất kì, không thấm nước, ví dụ một viên đá, em hãy tiến hành thí nghiệm sau đây.

BÀI TẬP

SÁCH HỌC SINH (bản in thử)

Post a Comment