这个课题讲的是:物体含有多少物质(质量,mass)、重力对它施加多大的力(重量,weight),以及这些物质堆得多紧密(密度,density)。在 Physics 0625 中,它以计算题、数据题,以及关于浮与沉的简短解释出现。每条学习目标的确切措辞,请以 Cambridge 官网上的最新大纲为准。
概念本身不难。失分的地方在单位、把质量和重量混为一谈,以及答案相差 1000 倍。
开始之前需要具备什么?
你需要会变换公式,例如 m = ρV,熟悉标准单位(kg、m、s、N),也要分得清 cm³ 与 m³。如果还不太有把握,先复习测量与物理量。力的概念在力与动量中有完整介绍。
一道引导例题
一个实心方块的质量为 0.80 kg,体积为 100 cm³。求它的重量和密度。取 g = 10 N/kg。(数据为练习而设。)
重量: W = mg = 0.80 × 10 = 8.0 N。
密度: 先换算体积,因为 100 cm³ = 100 ÷ 1 000 000 = 1.0 × 10⁻⁴ m³。然后 ρ = m/V = 0.80 ÷ (1.0 × 10⁻⁴) = 8000 kg/m³。
检查: 0.80 kg 是 800 g,800 ÷ 100 = 8.0 g/cm³。再乘以 1000 又得到 8000 kg/m³。两条路径得到同一个答案,而且数值接近钢,所以结果合理。
这几节课应该按什么顺序学?
- 区分质量与重力:先弄清质量和重量的含义,再把它们代入公式。
- 换算密度单位:g/cm³ 与 kg/m³ 的换算是大多数相差 1000 倍的答案的来源。
- 由质量和密度求未知体积:变换密度公式,并保持单位一致。
- 用合适的力学模型解释浮沉:先比较密度,再平衡重量与浮力(upthrust)。
- 识别不合理的材料密度答案:养成检查结果是否可能为真的习惯。
最后做综合练习题组。这里很适合配合错题记录使用,因为同一种单位错误往往会重复出现。
常见陷阱有哪些?
- 把重量写成千克,或把质量写成牛顿。
- 说物体的质量在月球上会改变。改变的是重量,质量不变。
- 在同一个算式里把 cm³ 和 kg、或 m³ 和 g 混用。
- 把 1 cm 换成 0.01 m,却忘了体积的换算因数要取三次方。
- 以为重的东西一定会沉。浮沉取决于平均密度,而不是单看重量。
练习题组该怎么用?
每题先在纸上作答,每一行都写上单位,最后才打开答案。做错时,先说出错误类型(质量与重量、单位、变换公式、推理),再看订正。练习页会把每种错误引回能纠正它的那一节课。
如果你想让老师现场观察你的推理过程,可以了解物理线上一对一补习。