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密 度 初二物理 主讲教师:崔凤霞.

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1 密 度 初二物理 主讲教师:崔凤霞

2 (物质的特性:指物质本身具有的而又能相互区别的一种性质)

3 三、探究物质的一种属性——密度 自然界中存在着各种各样的物质,有些物质体积 相同,质量却不同;如同体积的铁块比木块重,同体
积的油比水轻,有些物质,体积大小不同,质量相同: 如一个小小的铁块的质量跟一个体积很大的篮球的 质量相等,为什么会有这种现象呢?

4 通过测量一个铝柱和一个铝块的质量和体积,我们看到: 铝柱:m=11g,V=4cm3 铝块:m=27
通过测量一个铝柱和一个铝块的质量和体积,我们看到: 铝柱:m=11g,V=4cm3 铝块:m=27.5g,V=2×5×1cm3=10cm3 发现铝柱单位体积的质量是2.75g,也就是每立方厘米铝的质量是2.75g,铝块的单位体积的质量也是2.75g。 虽然一个是铝柱,一个是铝块,质量、体积都不同,但同是铝,单位体积的质量是相同的。

5 再分别测两杯体积不等的水,同样发现,单位体积的水的质量是相同的,每立方厘米的水的质量是1g。 同理,测得大小不同的铁块,每立方厘米的质量也是相同的,是7.8g。
由此我们可以得出同种物质,单位体积的质量是相同的。一般情况下,不同物质,单位体积的质量是不同的。这反映了物质的固有的一种属性,引入一个新的物理量,来描述物质的这种属性——密度。

6 (1)定义:在物理学中,把某种物质单位体积的质量叫
这种物质的密度。对于同一种物质单位体积的质量是不 变的,如果我们用一个公式来表示的话,实质是:同一 种物质的质量与体积的比值是一个定值。 质量 体积=一定值 此定值即为这种物质的密度。 质量用m表示,体积用V表示,密度用表示,则

7 (2)公式: (3)单位:密度的单位:千克/米3(kg/m3)或克/厘米3
(g/cm3) 1克/厘米3=1千克/分米3=1×103千克/米3=1吨/米3 反之:

8 通常情况下,不同种类的物质的密度一般不同,每种物质都有一定的密度,而且自然界中很多物质也已被人们所认识,科学工作者测定了很多物质的密度,我们来看密度表。

9 表中固、液、气中密度最大,最小的各是什么物质?有没有密度相同的物质?有哪些?

10 表中固、液、气中密度最大,最小的各是什么物质?有没有密度相同的物质?有哪些?
水的密度是多少?冰的密度是多少?同一种物质的密度一定不变吗? 水的密度为1.0×103kg/m3 冰的密度为0.9×103kg/m3 同一种物质的密度不一定不变,同一种物质处于不同状态密度不同。 冰、水、水蒸气(0.9×103;1.0×103;0.8 kg/m3)

11 为什么会这样?我们知道由于物体在温度发生变化时,
体积会发生变化(即物体有热胀冷缩的性质),而质 量不变,则物体的密度要随温度和状态的改变而改变。 各种物质都有一定的密度,指的是在一定温度和状态 下。一般情况下,不考虑温度的关系,密度视为定值。 从表中,可以看出(4)各种物质都有一定的密度, 不同物质的密度一般不同。物质的密度与该物质组成的 物体的质量、体积、形状、运动状态无关。如:一块 铁分成两半,用去一半,剩下的一半的质量只是原来 的二分之一,但密度却保持不变。

12 2、密度知识的应用 不论是在日常生活中还是在工农业生产以及科学研究中,经常要鉴别物质,要想鉴别一个物体是由什么物质构成的,就要知道各种物质的特性。颜色、气味、味道、软硬……等等,都是经常用来鉴别物质的特性。 密度是物质的一种特性,一般地说同种物质密度相等,不同物质密度不相等,所以根据密度可以鉴别物质,在地质勘察中就常以密度作为鉴定矿石的一种根据。 在体积相等的条件下,组成物体的物质密度越小,

13 物体质量就越小,也就越轻;反之,如果组成物体的物质密度越大,物体的质量就越大,也就越重。在生产技术中常根据密度来选用材料,如用密度小的铝合金来制造飞机,用密度大的钢来制造机器底座等。 应用密度知识,解决实际生活中的某些问题。

14 例1:体育锻炼用的“铅球”,质量为4kg,体积为 0.57dm3,这个“铅球”是铅做的吗?
分析:要知道“铅球”是否是用铅做的,先求出它的密度, 再与金属铅的密度进行比较就知道了。 解:根据密度公式 由密度表可知,铅的密度是11.3×103kg/m3,铸铁的密度是7.0×103kg/m3,可见这个球不是铅球,可能是铸铁做的。

15 例2 人民英雄纪念碑的碑体是用花岗岩建成的。碑高14.7m,宽2.9m,厚1m,它的质量是多少?
分析:纪念碑的质量太大,不可能用天平称量,但是可 以利用密度的知识计算出它的质量。 解:由密度表查出花岗岩的密度 纪念碑的质量是1.11105kg或111t.

16 的推导式: ①mV表示一个物体的质量等于它的密度乘它的体积,对于质量庞大不能直接测量,而体积又很容易测出的物体,我们就可以利用公式,先查出(或测出)这种物质的密度,再测出体积,从而算出其质量,象矿山、油田等,可以根据体积和密度估算储量。

17 的另一推导式: ② 表示一个物体的体积等于它的质量除以它的密度。如果物体的体积不便测量,但质量容易测出,那么称出质量再查出密度,就可以利用公式 算出它的体积。

18 例3 煤油可以用油罐车来运输,每节油罐车的容积是50m3,运输1000t煤油需要多少节油罐车?
由 可知1000t煤油的总体积,煤油密度查表可知 0.8×103kg/m3 ∴需要的油罐车的节数 (还有什么别的方法)

19 例4 水缸的容积是0.1m3,如果盛满了水,水的质量是多少?如果这些水都结成冰,冰的体积又是多少?水结成冰,体积是增大还是减小?
分析:水的体积V水=0.1 m3,水的密度水=1.0×103kg/m3, 水结成冰质量不变,m冰=m水=水V水 冰的密度冰=0.9×103kg/m3,∴ 可求, 对此题也可根据当两物体质量相等时,体积V与密度成反比来解题。m1=m2 1V12V2 ∴

20 解:因为冰化成水,质量不变。 即m冰=m水 ∴ 冰V冰水V水

21 例5 一个瓶子能装1kg水,用这瓶最多能装多少kg酒精?(酒 =0.8×103kg/m3)
分析:因为水和酒精先后装在同一个瓶子中,所以此题 中隐含条件即为水和酒精体积相同,即等于瓶的容积。 m水=1kg 水=1.0×103kg/m3 可知 V酒=V水 ∴m酒酒V酒可求。 此题也可根据V相同,质量m与密度成正比来解题。

22 解:因为水和酒精先后装满同一个瓶, ∴V水=V酒 ∴m酒=0.8kg 即这个瓶子最多只能装0.8kg的酒精。

23 例6 某碑石体积为30 m3,为计算它的质量,取一小块作为碑石的岩石样品,用天平测出它的质量是140g,用量筒测出它的体积是50cm3,计算这块碑石的质量。
分析:本题可分步来求,先乘碑石密度,再求碑石质量,但同样也可用比例法来解。 由于样品与碑石密度相同,不变,同一种物质的质量与体积成正比。

24 解:∵相同 ∴ ∴m2=8.4×107g=84t

25 通过以上三个例题,我们知道③根据不同的物理现象,可建立以下三种比例式: (1)对同种物质组成的两个物体而言:不变,质量m与体积V成正比, 或 即同一物质,质量增大,体积也增大,质量与体积的比值保持不变。 (2)对不同物质组成的两个物体而言:当两物体质量相等时,体积V与密度成反比。m相同,1V1=2V2或 即质量相同的不同物质,密度大的,体积小。

26 (3)对不同物质组成的两个物体而言: 当两个物体体积相等时,密度与质量m成正比。 V相同, 或 即体积相同的不同物质,
密度大的,质量大

27 例7. 一个瓶子装满水时其总质量为74g,装满煤油时其总质量为64g,求瓶的质量和容积分别是多少?(油=0
例7.一个瓶子装满水时其总质量为74g,装满煤油时其总质量为64g,求瓶的质量和容积分别是多少?(油=0.8g/m3) 分析:题目中有两个未知数,显然列方程组求解容易一些,此题中V水=V油=V(瓶的体积)

28 解: ①-②得 V(水 油)=10g ∴m酒=0.8kg 即这个瓶子最多只能装0.8kg的酒精;

29 例7. 一个瓶子装满水时其总质量为74g,装满煤油时其总质量为64g,求瓶的质量和容积分别是多少?(油=0
例7.一个瓶子装满水时其总质量为74g,装满煤油时其总质量为64g,求瓶的质量和容积分别是多少?(油=0.8g/m3) 分析:题目中有两个未知数,显然列方程组求解容易一些,此题中V水=V油=V(瓶的体积)

30 解: ①-②得 V(水 油)=10g V(1  0.8)g/cm3=10g ∴V=50cm3 代入①,得 ③当题中出现多个未知数时,一般采用列方程组,找等量关系解未知数,解题时,根据题意选择合适的单位。

31 3、密度的测定 一般步骤: (1)用天平测出被测物体的质量m 若被测物是液体,其质量不能直接测量,要借容器测,先测出容器的质量m,再测出装有被测液体后的质量m/,则被测液体的质量m= m/  m.

32 (2)用量筒或量杯测量被测物的体积V,若被测物是固体,其体积要借水(也可借其它液体)测量。先在量筒或量杯中装入适量水,测出其体积V1,然后放入待测固体,测出此时水的体积V2,则被测物的体积V=V2  V1 (3)由密度公式 计算出待测物的密度

33 例8 给一架天平,一瓶没装满的牛奶,一个空奶瓶和足量的纯水,怎样测牛奶的密度?写出牛奶密度的表达式。

34 分析:要测牛奶的密度,则要先测牛奶的质量和体积,牛奶的质量可用天平来秤出,而没有量筒不能直接测出牛奶的体积,可用某体积的水来间接地测出牛奶的体积,具体步骤如下: (1)利用天平秤出瓶和牛奶的总质量m。 (2)在盛有牛奶的瓶子上记下牛奶表面位置,然后将牛 奶倒入空奶瓶。 (3)称出有记号的奶瓶质量m1。 (4)将水倒入奶瓶至记号处,称出水和瓶的总质量m2.

35 解:m奶=m  m1 m水=m2  m1 ∴ 此题在没有量筒的情况下,借助纯水的体积求出了牛奶的体积。纯水的体积是通过质量与水密度的比值得到的。

36 例9、烧杯装满水后总质量为350g,放入一合金块后溢出一些水,此时烧杯、水和合金块总质量为500g,取出合金块后,剩余部分水和烧杯的总质量是300g,则合金块的密度是多少?
分析:合金块的质量可以从题目中得知,关键是要求合金块的体积,放入金属块后溢出一些水,被溢出水的体积等于合金块的体积。

37 解:合金块的质量:m金=500g  300g=200g 溢出水的质量:m溢=350g  300g=50g 溢出水的体积:

38 小结: 1、密度是反映某种物质特性的物理量。是某种物质单位 体积的质量,与物质的质量大小、体积多少无关,只
要是同一物质确定了,质量与体积的比值一般为一定 值。公式 2、密度单位:千克/米3 克/厘米 ×103kg/m3=1g/cm3

39 3、密度表可知: 表中条件常温常压下,可知,同种物质的状态发生变化时,它的密度也会改变,如水结冰,密度变小。 不同物质密度一般不同,也有相同情况。 气体密度比固、液密度小1000倍左右。 4、密度的测定: ①天平测质量;②用量筒测体积;③代入公式 5、密度计算与应用: 如果题目中有多个未知量,常列方程组求解。

40 小结本章内容: 主要学习了4个物理量及其测量,列表如下:

41 物理量 符号 单位 测量工具 测量工具正确使用 特点 方法 长度 l 刻度尺 ①选:看量程、最小分度、单位②用:刻线对齐,紧靠被测物。读数视成正对,估读一位,写明单位 多次测量取平均值 体积 V 米3 量筒量杯 规则因:刻度尺测长宽高,不规则:排水法、沉锤法 V=V2-V1 设量筒时,用天平也可测体积与联系

42 物理量 符号 单位 测量工具 测量工具正确使用 特点 方法 质量 m 千克 天平 先调平:水平放,游码归零,调平衡,再使用,左物右码,称游码。 设天平时用量筒也可测质量 是物体的属性,不随物体形状、状态和位置改变而改变 密度 千克/米3 天平、量筒 天平测质量,量筒测体积 是物质的属性,同一物质的质量与体积的比值是一常数,物质不同,比值不同,受温度影响。

43 (同一物质)一定 计算应用: (不同物质)m一定 (不同物质)V一定

44 四、新材料及其应用: 21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究,是人类对物质性质的认识和应用向更深层次的进军。我们这里只简单介绍几种新材料及应用。将某些物质的尺度加工到1~100mm,它们的物理性质或者化学性能与较大尺度时相比,发生了异常变化,这就称为纳米材料。

45 (1)纳米材料: 纳米材料是指:在三维尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料,用通俗的话讲:纳米材料是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料,一个纳米是多大呢?只有一米的10亿分之一,用肉眼根本看不到。由于它尺寸特别小,它就产生了两种效应,即小尺寸引起的表面效应和量子效应。它的表面积比较大,处于表面上的原子数目的百分比显著增加,当材料颗粒直径只有1nm时,原子将全部暴露在表面,因此原子极易迁移,使其物理

46 性能发生极大变化,一是它对光的反射能力变得非常低,低到1%;二是机械、力学性能成几倍增加;三是其熔点会大大降低(如金的熔点本是1064℃,但2nm的金属粉末熔点只有33℃);四是有特殊的磁性(如20nm的铁粉,其矫顽力可增加1000倍)。 根据上述原理和特性,纳米材料大致有如下用途:

47 ①纳米结构材料:(陶瓷比一般金属耐高温,硬度高,耐磨损,一些新颖的纳米材料被应用到某些产品上,产生了神奇的效果,但太脆,一摔就碎) 包括纯金属、合金、复合材料和结构陶瓷,具有十分优异的机械、力学及热力性能,可使构件质量大大减轻。现在用纳米陶瓷粉制成的陶瓷,具有一定的可韧性,如果用它制造发动机的缸体,汽车会跑得更快。

48 ②纳米催化、敏感、储氢材料: 用于制造高效的异质催化剂、气体敏感器及缸体捕获剂,用于汽车尾气净化、石油化工、新型洁净能源等领域。 洗衣机在表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合,就具有抑制细菌生长的功能。普通领带表面经纳米方法处理后,会有很强的自洁性能,不沾水不沾烟。

49 ③纳米光学材料: 用于制作多种具有独特性能的光电子器件,如量子阱GaN型蓝光二极管、量子点激光器、单电子晶体管等。 ④纳米结构的巨磁电阻材料: 磁场导致物体电阻率改变的现象称为磁电阻效应,对于一般金属效应常可忽略,但是某些纳米薄膜具有巨磁电阻效应,在巨磁电阻效应发现后的第6年,1994年IBM公司研制位移、角度的传感器,广泛应用于数控机床、汽车测速、非接触开关、旋转编码器中。

50 ⑤纳米微晶软磁材料: 用于制作功率变压器、脉冲变压器、扼流圈、互感器等。 ⑥纳米微晶稀土永磁材料: 将晶粒做成纳米级,可使钕铁硼等稀土永磁材料的磁性能进一步提高,并有希望制成兼备高饱和磁化强度、高矫顽力的新型永磁材料(通过软碰相与永磁相在纳米尺度的复合)。

51 绿色能源:人类一直在寻求各种高效和绿色能源。 以电源为例:一次性、轻便但污染大的干电池,可反复使用但较污染严重的铅蓄电池,则体积小,质量轻,能多次充电,对环境污染小的锂电池,再到完全不会造成污染的硅光电池。 近年来开发的多晶硅和非晶硅材料,能够制造出大面积的太阳能电池,发电的效率提高、成本下降,1 m2的面积可以提供100多瓦的电力。人造卫星离不开它,家庭生活、庭院照明也可以使用它。

52 2.新材料: (3)记忆合金: 年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆效应”,即合金的形状被改变之后,一旦加热到一定的跃变温度时,它又可以魔术般地变回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金,记忆合金的开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为“神奇的功能材料”。

53 记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作,发射人造卫星之前,将抛物面天线折叠起来装进卫星体内,火箭升空把人造卫星送到预定轨道后,只需加温,折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开,恢复抛物面形状。

54 记忆合金在临床医疗领域内有着广泛的应用,例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等,记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。

55 记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。仅以 记忆合金制成的弹簧为例,把这种弹簧放在热水中,弹簧的长度立即伸长,再放到冷水中,它会立即恢复原状。 利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温,在热水温度过高时通过“记忆”功能,调节或关闭供水管道, 避免烫伤。也可以制作成消防报警装置及电器设备的保安装置。当发生火灾时,记忆合金制成的弹簧发生形变,启动消防报警装置,达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内,用以保持暖房的温度,当温度过低或过高时,自动开启或关闭暖气的阀门。

56 作为一类新兴的功能材料,记忆合金的很多新用途正不断被开发,例如用记忆合金制作的眼镜架,如果不小心被碰弯曲了,只要将其放在热水中加热,就可以恢复原状。不久的将来,汽车的外壳也可以用记忆合金制作,如果不小心碰瘪了,只要用电吹风加加温就可恢复原状、既省钱又省力,实在方便。

57 密度及其测量 1、质量为178g的空心铜球,体积是30cm3,问实心部分的体积是多大?如果在空心部分注满水,则此球的总质量是多大?(铜=8.9×103kg/m3) 解: V空=V-V实=30cm3 20 cm3=10 cm m水=水V空=1g/cm3×10cm3=10g m总=m球+m水=188g ∴实心部分体积是20 cm3;此球注水后总质量为188g。

58 2、一只空烧杯装满水时总质量是200g,放入金属块后溢出一部分水,这时总质量为215g,然后再取出金属块,这时烧杯和水的总质量为190g,求:(1)溢出水的体积是多大?(2)金属块的密度是多大? m排水=200g-190g=10g ∴ m金=215g-190g=25g ∴

59 3、冰的密度是0. 9×103kg/m3,质量为1. 8kg的冰块的体积是2×10-3m3。当它全部熔化成水时质量是1. 8kg,体积是1
3、冰的密度是0.9×103kg/m3,质量为1.8kg的冰块的体积是2×10-3m3。当它全部熔化成水时质量是1.8kg,体积是1.8×10-3m3。 m水=m冰=1.8kg

60 4、甲乙两金属块,甲的密度为乙的 倍,乙的质量为甲的2倍,那么甲的体积为乙的( C ) A.0.2倍 B.0.8倍 C.1.25倍 D.5倍
∴V甲=1.25V乙

61 5、铜球和铝球的密度之比为89:27,分别用铜和铝制成质量和横截面积均相同的导线,则铜线和铝线的长度之比为( C ) A. 1:1 B
5、铜球和铝球的密度之比为89:27,分别用铜和铝制成质量和横截面积均相同的导线,则铜线和铝线的长度之比为( C ) A.1:1  B.89:27  C.27:89  D.892:272 m铜=m铝 S铜=S铝

62 6、一件金和铜制成的工艺品,体积为0. 9分米3,质量为10千克,求这件工艺品中金、铜含量各是多少? (金=19
6、一件金和铜制成的工艺品,体积为0.9分米3,质量为10千克,求这件工艺品中金、铜含量各是多少? (金=19.3×103千克/米3,铜=8.9×103千克/米3) 导析:在求合金制品中两种金属的含量时,要抓住两点: ①两种金属的质量和等于合金制品的质量;②两种金属的体积和等于合金制品的体积。

63 解:设工艺品中含金m1千克,含铜m2千克,即有:
取金=19.3千克/分米3,铜=8.9千克/分米3, 解得:m1=3.7千克 m2=6.3千克 答案:工艺品中含金3.7千克,含铜6.3千克。

64 7、在用盐水选种时,要求盐水的密度=1.2×103 kg/m3,现已配制体积为800cm3的盐水,称得盐水质量m=1040g,问这样的盐水是否合乎要求?如不符合要求,应加盐还是加水多少g?
∴不合要求,应加 解得:m冰=400g

65 8、一块冰(内含一小石头)的质量为230克,放入盛有0℃水的量筒中,正好悬浮在水中,此时量筒水面升高了4
8、一块冰(内含一小石头)的质量为230克,放入盛有0℃水的量筒中,正好悬浮在水中,此时量筒水面升高了4.6厘米,当冰完全熔化后,水面又下降了0.44厘米,如果量筒的内横截面积为50厘米2 , 冰=0.9×103千克/米3,求小石头的密度。

66 分析:要求小石头的密度,必须知道小石头的质量和体积,从题设中知量筒水面第一次升高4
分析:要求小石头的密度,必须知道小石头的质量和体积,从题设中知量筒水面第一次升高4.6厘米,可以求出冰和小石头的总体积V总,而量筒内水面下降,减少的体积恰好是冰化成水的减少的体积V1,从而可求出小石头的体积V2和小石头的质量,然后代入密度公式即可得到结果,具体步骤如下:

67 (1)求冰和小石头的总体积V总: V总=V冰+V石=S·h升=50厘米3×4
(1)求冰和小石头的总体积V总: V总=V冰+V石=S·h升=50厘米3×4.6厘米=230厘米3 (2)求小石头的体积V石,冰的体积V冰 V减少=S·h减=50厘米2×0.44厘米=22厘米3 而 ∴V石=V总-V冰=230厘米 厘米3=10厘米3

68 (3)求小石头的质量m石 ∵m冰=冰V冰=0
(3)求小石头的质量m石 ∵m冰=冰V冰=0.9克/厘米3 ×220厘米3 =198克 ∴m石=m-m冰=230克-180克=32克 (4)求小石头的密度石 即小石头的密度为

69 说明:本题是一道融实验和计算为一体的综合题,它的重点考查了以下知识点: (1)密度公式的变形及应用; (2)用量筒测物体体积的方法; (3)数学知识的应用。 本题的难点是如何求出小石头的体积,而冰变成水“质量不变”是解决难点的关键,只有挖出题中的“隐含条件”,才能得到解题的思路。

70 9、现有一块用有机玻璃板制成的某地地图,如图7—6所示,如何求出它的面积?
分析:设该地图的面积为S,厚度为d,只要知道这块地图的体积V和厚度d,就可以求出它的面积。由密度公式 可知:对于同种物质,质量与体积成正比,即, 假如我们从同一种有机玻璃上截下一块规则的图形(如正方形,设边长为L),再分别称出正方形和地图的质量m1和m2,则:

71 又∵V1=L2·d V2=S·d ∴ ∴ 即只要测出正方形的质量m1,地图的质量m2,正方形边长L,即可测出地图的面积S。

72 10、要测量一种色拉油的密度,但只有一架天平、一个烧杯、水,问怎样才能测出色拉油的密度?
导析:由密度的公式 可知,要测量色拉油的密度,必须先测得色拉油的质量m和体积V,再求出密度 现有天平,故m可直接测出,但无量筒和量杯,故色拉油的体积不能直接测出。但有水,水的密度是已知量,可借水来测色拉油的体积。

73 测量步骤如下: ①用天平测出空烧杯的质量m0. ②在烧杯中放适量的水,用天平测出总质量m1,则水的
质量m水=m1-m0 由 ,求得水的体积。 ③在烧杯水面处做一记号,把水倒掉并擦干烧杯 ④在烧杯中缓慢倒入色拉油,使油面与记号(原水面) 相平,则色拉油的体积

74 ⑤用天平测出烧杯和色拉油的总质量m2,则色拉油的质量 m油=m2-m0 ⑥色拉油的密度


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