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初中物理试题是对物理知识的全面考查,对物理试题例题加强探究,对于学生解答问题的能力与物理思考的能力都有着显著的提升作用。据此,笔者对初中试题中关于质量密度的计算例题进行了分析,具有十分重要的现实意义。
一、初中物理试题中关于质量密度计算题的类型
关于质量密度的计算题可以简单分为以下几种题型:
第一,相等问题。这又可以划分为质量相等、体积相等、密度相等问题。例如,一块体积100m3的冰块,当其融化成水后,水所占的体积为多大?此种类型则明显是求相等质量。又如,假设有一个质量为50g的空瓶子,在其装满水后的质量达到250g,在装满另一种液体后总质量可以达到200g,那么该液体的密度为多少?(0.75g/m3)从这种题型可以看出,体重主要是针对体积的相等性而言的。再如,一辆油车的其中一节车厢装满了30m3的石油,为了求出整个油车质量,相关人员从中取出了30m3的石油,并且称重为24.6g,那么请问该辆石油车所装载的石油质量为多少?要对这一类问题进行回答,则需要利用物质密度相等的原理完成求解。
第二,物体是实心还是空心的判断问题。假设现有一个体积为0.5dm3的铜球,其质量为2580g,那么请问该球属于实心还是空心的?如果是空心,那么空心部分的体积又有多大?要解答这一类的问题,可以有三种求解方法,但是运用体积进行比较的方法是最简单的。所以在判断空心、实心的问题上,较多利用质量密度的运算方法。
第三,物理的长度问题。这种题型主要是将物体的质量、密度、长度等条件糅合到一道问题中,通过对几项条件的掌握求出另外的物体条件。例如,有一条铜线质量为890g,且铜线的横切面积为25mm3,已知铜线的密度为8.9×103kg/m3,求铜线的长度为多长?通过将铜线的横切面积、质量、体积等多项元素的应用,便能够得出铜线的真实长度。
第四,物体的比例问题。物体的比例构成往往同质量密度有着紧密关联。例如,已知甲、乙两个物体其质量之比为3∶2,其体积之比为4∶5,请求出甲与乙的密度之比。通过对质量与体积的要素分析,就可以对物体的密度进行深入探究。
第五,合金的相关问题。合金的问题在物体的质量密度计算的应用上是较普遍的。例如,已知选用盐水的密度通常为1.1×103kg/m3,现在配置出500m3的盐水,并称重其质量为600g,请问这样的盐水是否符合标准要求?如果仍然需要添加物质,那么是需要加水还是加盐,具体需要加多少?又如,有一个重达232g的铜铝合金块,这其中含有铝元素54g,已知铝的密度为2.7×103kg/m3,铜的密度为8.9×103kg/m3,求该合金的密度为多少?此类问题的关键在于在合金性质上的把握,合金的质量、密度、体积在正常情况下都存在相互联系,因而在解答问题时,要把几项条件综合起来考虑。
二、关于质量密度计算例题的具体解答过程分析
加深对物理试题中关于质量密度计算问题的研究探讨,可以通过具体问题对解题过程予以分析。
例题1:在一个瓶子中最多能够装入500g的水,那么这个瓶子还能够装下以下哪一种物质?A浓硫酸;B煤油;C酒精;D汽油。
解析:这个瓶子的容积V可以达到500m3,那么在相同的质量下,其密度要超过1g/cm3的物质才能满足上述要求,所以该物质的体积要小于500m3。
答案:从上述分析中可以得出,该物质为浓硫酸,所以选A。
例题2:有一玻璃瓶,其质量为0.1kg,当这只瓶子内部装满水后,瓶子和水共重0.4kg,要是用该玻璃瓶装满金属颗粒物若干,那么玻璃瓶与金属物的质量之和为0.8kg,要是在装满金属颗粒物的瓶子内部再灌入一定量的水,那么玻璃瓶、水、金属颗粒物的总质量则达到0.9kg,根据以上条件,请求出玻璃瓶的容积、金属颗粒物的质量与金属颗粒的密度。
答案:综合上述分析可以得出,玻璃瓶的容积为3×10-4m3;金属颗粒物的重量为0.7kg;金属颗粒物物的密度为3.5×103kg/m3。
质量密度的计算例题是初中物理试题中的重要组成部分,学好这一部分知识对于整个初中物理学习及解题能力的提高都有巨大的作用。因而,广大师生更需要在日常教学活动与实践练习中加强解题方法的运用,以此提高解答相关问题的准确性与效率性,促进物理成绩的稳定提升。
参考文献:
(1)两种物质密度分别为ρ1、ρ2,体积分别为V1、V2,将它们混合在一起,密度为多少?(混合物的体积等于混合物中各物质体积之和)ρ=mV=m1+m2V1+V2=ρ1V1+ρ2V2V1+V2.
(2)两种物质密度分别为ρ1、ρ2,它们等体积混合,混合物的密度为多少?ρ=mV=m1+m2V1+V2=ρ1V1+ρ2V12V1=ρ1+ρ22.
(3)两种物质的密度分别为ρ1、ρ2,将它们等质量混合、混合物的密度为多少?ρ=mV=m1+m2V1+V2=2m1m1ρ1+m1ρ2=2ρ1ρ2ρ1+ρ2.
记住表达式并会推导.
例1某种合金由两种金属构成.它们的密度分别为ρ1、ρ2.求下列两种情况下合金的密度.(1)两种金属的体积相等;(2)两种金属的质量相等.
分析合金的总质量等于两种金属质量之和,合金的总体积等于两种金属体积之和. 合金的密度就等于合金的总质量与合金的总体积的比值.
解(1)当两种金属体积相等时,设V1=V2=V根据密度公式有m1=ρ1V1、m2=ρ2V2.
合金的密度
ρ=m1+m2V1+V2=ρ1V1+ρ2V2V1+V2=(ρ1+ρ2)V2V=ρ1+ρ22.
(2)当两种金属质量相等时,设m1=m2=m,根据密度公式有V1=m1ρ1,V2=m2ρ2.
合金的密度
ρ=m1+m2V1+V2=m1+m2m1ρ1+m2ρ2=2mm(ρ1+ρ2)ρ1ρ2=2ρ1ρ2ρ1+ρ2.
评注这是求合金的问题.下面介绍泥沙水问题的一般求解方法.
例2为测定黄河水的含砂量是多少,某同学取了10立方分米的黄河水,称得其质量为10.18 kg,试计算黄河水的含砂量.(ρ砂=2.5×103 kg/m3).
解V=V水+V沙,m=m水+m沙,m沙=m-m水,
所以V=m水ρ水+m沙ρ沙=m水ρ水+m-m水ρ沙.
代入得
10×10-3 m3=m水1.0×103 kg/m3+10.18 kg-m水2.5×103 kg/m3,
解得m水=9.88 kg,
m沙=10.18 kg-9.88 kg=0.30 kg.
黄河水的含沙量的百分比为
m沙m=0.30 kg10.18 kg=0.0295=2.95%.
评注本题实际上介绍了一种测固体(密度大于水,且不溶于水)密度的方法.
例3用密度分别为ρ1和ρ2的水溶液各m kg,只用这两种溶液,最多可配成密度ρ=12(ρ1+ρ2)的溶液多少千克?(已知ρ1>ρ2)
分析密度分别为ρ1和ρ2两种物质,取相等质量混合物密度为ρ=2ρ1ρ2ρ1+ρ2,取相同体积混合后其密度为ρ=12(ρ1+ρ2),本题属后一种情况.按题要求,要配制最大量的混合液,那么怎样确定哪种液体被用完,哪种液体还有剩余.
解由于ρ1>ρ2,两种溶液的密度不同,因而其体积V1
密度为ρ1的溶液的体积V1=mρ1,
取密度为ρ2的溶液质量m′=ρ2・V1=mρ2ρ1;
两种溶液混合后的总质量m总=m+m′,
故m总=m+mρ2ρ1=(1+ρ2/ρ1)m (kg).
说明在求合金密度、配制混合液浓度和复合物质含量等类型的题目时,均可用本题的解题思路,而解答该类题的关键在于:(1)根据题设条件,列出相关的代数式;(2)找出它们之间隐含的相同量;(3)通过m=ρV,V=m/ρ的代换使用,代入具体数据即可得到结论.
例4用盐水选种,要求盐水的密度为1.1×103 kg/m3.现配制了0.5 dm3的盐水,称出其质量为0.6 kg,试求:(1)配制的盐水是否符合要求?(2)若不符合要求,应加盐还是加水?(3)应加盐或加水多少?
解设配制的盐水密度为ρ,要求的盐水密度为
ρ0=1.1×103 kg/m3.
(1)ρ=mV=0.6 kg0.5×10-3 m3=1.2×103 kg/m3.
因为ρ>ρ0 ,所以配制的盐水不符合要求.
(2)应加水.
(3)设应加水的质量为Δm,则加水后m总=m+Δm,
而Δm=ρ水ΔV水(ΔV水为增加的水的体积),
则ΔV水=Δm水ρ水,则V总=V+ΔV水=V+Δmρ水,
此时的盐水密度为ρ0,由ρ0=m总V总,得ρ0=m+ΔmV+ΔV水,
即1.1×103 kg/m3=0.6 kg+Δm0.5×10-3 m3+Δm1.0×103 kg/m3),
摘 要:把直角坐标系下二重积分化累次定积分的方法应用于计算二维连续型随机变量的边缘概率密度,从熟悉到不熟悉,使学生更容易掌握。已知二维连续型随机变量的联合概率密度函数,求边缘密度一直是学生学习的一个重点,同时也是一个难点。
关键词:概率密度 随机变量 X-型区域 Y-型区域
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)08(c)-0145-02
在概率统计授课中,发现学生主要有两方面的困难:一是不知道如何确定每个随机变量的讨论区间;二是不知道边缘密度函数公式中定积分的上下限如何简单得到。该文将直角坐标系下二重积分化为累次定积分的方法应用于求连续型随机变量边缘密度函数中,从而给出一种求边缘密度函数的新方法。
1 二重积分化累次定积分的计算步骤
Step1:画积分区域,确定积分区域的类型。
Step2:若是X-型,则将二重积分化为外层对x积分,内层对y积分;然后确定x、y的上下限,积分区域内x的最小值和最大值分别作为外层积分的上下限,内层上下限的确定方法为:在积分区域内画垂直于x轴的直线,此直线进去、出去时与积分区域的两个交点的y的值分别作为外层的上下限。
若是Y-型,则将二重积分化为外层对y积分,内层对x积分;然后确定x、y的上下限,积分区域内y的最小值和最大值分别作为外层积分的上下限,内层上下限的确定方法为:在积分区域内画垂直于y轴的直线,此直线进去、出去时与积分区域的两个交点的x的值分别作为外层的上下限。
Step3:先计算内层定积分,然后将内层的计算结果作为外层的被积函数对外层再进行一次定积分。
2 二维连续型随机变量的边缘概率密度的定义
设二维连续型随机变量(X,Y)的联合概率密度函数为,X为一个一维连续型随机变量,其概率密度(即X的边缘概率密度)为[1]:
Y为一个一维连续型随机变量,其概率密度(即Y的边缘概率密度)为:
3 利用二重积分化累次定积分的方法计算边缘概率密度
该文只讨论联合密度函数为如下的类型:
(1)计算X的边缘概率密度函数。
计算此问题就相当于二重积分化累次定积分时X-型区域的Step2,把x的上下限的确定方法当成此处x的密度函数不为零的区间的寻找方法;把内层y的上下限的确定方法当成寻找边缘密度函数计算公式中定积分的上下限的确定方法。具体步骤如下。
Step1:画出不为0的区域D,确定此区域x的最小值a和最大值b,得x的密度函数不为零的区间[a,b],从而x的讨论区间为[a,b]及其剩下部分所构成的区间。
Step2:在区间[a,b]内,画垂直于x轴的直线,此直线进去、出去时与区域D的两个交点的y的值分别作为定积分的上下限。
Step3:x的其他区间内由于联合密度函数为0,故x的边缘密度函数也为0。
(2)计算Y的边缘概率密度。
计算此问题就相当于二重积分化累次定积分时Y-型区域的Step2,把y的上下限的确定方法当成此处y的密度函数不为零的区间的寻找方法;把内层x的上下限的确定方法当成寻找边缘密度函数计算公式中定积分的上下限的确定方法。具体步骤如下。
Step1:画出不为0的区域D,确定此区域y的最小值a和最大值b,得y的密度函数不为零的区间[a,b],从而y的讨论区间为[a,b]及其剩下部分所构成的区间。
Step2:在区间[a,b]内,画垂直于y轴的直线,此直线进去、出去时与区域D的两个交点的x的值分别作为定积分的上下限。
Step3:y的其他区间内由于联合密度函数为0,故y的边缘密度函数也为0。
例1:设(X,Y)的联合概率密度函数为:
求X、Y的边缘概率密度函数。
解:不为0的区域D如图1。
(1)X的边缘概率密度函数的计算过程。
由图1可得,区域D内x的最小值0和最大值1,得x的密度函数不为零的区间[0,1]。从而x的讨论区间为。
在区间[0,1]内画垂直于x轴的直线,此直线进去、出去时与区域D的两个交点的y的值分别为0和1,此即为定积分的上下限。
故X的边缘概率密度函数为:
(2)Y的边缘概率密度函数的计算过程。
由图1可得,区域D内y的最小值0和最大值1,得y的密度函数不为零的区间[0,1]。从而y的讨论区间为;
在区间[0,1]内画垂直于y轴的直线,此直线进去、出去时与区域D的两个交点的x的值分别为0和1,此即为定积分的上下限。
故Y的边缘概率密度函数为:
4 结语
从上例的计算过程可以发现,计算X的边缘概率密度函数时,讨论区间的确定相当于计算二重积分时X-型区域外层的确定方法,而计算X的边缘密度函数公式中定积分上下限的确定相当于计算二重积分时X-型区域内层上下限的确定。计算Y的边缘概率密度函数时,讨论区间的确定相当于计算二重积分时Y-型区域外层的确定方法,而计算Y的边缘密度函数公式中定积分上下限的确定相当于计算二重积分时Y-型区域内层上下限的确定。从而把学生高等数学中熟悉的知识与概率统计中不熟悉的内容相结合,学生容易理解且计算方便。
体积乘以密度等于质量,若单位不同则需要换算为一致的单位。
密度换算公式如下:1克每立方厘米等于1000克每立方分米,1克每立方分米等于1000克每立方米;
体积换算公式如下:1立方米等于1000立方分米,1立方分米等于1000立方厘米。
(来源:文章屋网 )
急性有机磷中毒是急诊内科的常见病,其主要解毒药物为抗胆碱能药及胆碱能复能剂,常用的抗胆碱能药阿托品因其用法、用量存在不同看法,临床上出现阿托品中毒的情况常有发生,近几年来本院将新型抗胆碱能药物盐酸戊乙奎醚(长托宁)应用于临床取得良好效果。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
本院从2006年1月-2010年12月共收治急性有机磷农药中毒患者216例。随机分为两组:长托宁组112例,阿托品组104例。
长托宁组112例,男58例,女54例;年龄14~94岁。皮肤中毒6例,口服中毒106例;其中对硫磷(1605)中毒59例,甲拌磷(3911)中毒2例,乐果中毒21例,氧化乐果中毒8例,敌敌畏中毒7例,万杀中毒2例,蚜青磷(15%乐果+氯氰菊酯)2例,甲胺磷1例,速灭威2例,酒精中毒合并对硫磷中毒6例,酒精中毒合并乐果中毒2例。
阿托品组104例,男53例,女51例;年龄20~72岁。皮肤中毒8例,口服中毒96例,其中对硫磷(1605)中毒57例,甲拌磷(3911)中毒2例,乐果中毒15例,氧化乐果中毒9例,敌敌畏中毒9例,万杀中毒2例,蚜青磷(15%乐果+氯氰菊酯)1例,甲胺磷1例,抗蚜威中毒3例,酒精合并对硫磷中毒3例,酒精合并乐果中毒2例。
1.2 治疗方法
两组病例按第6版《内科学》急性中毒程度分级标准分为轻、中、重度。长托宁轻度中毒14例,中度中毒47例,重度中毒51例。阿托品轻度中毒15例,中度中毒46例,重度中毒43例。轻度血胆碱酯酶活性>50%,中度血胆碱酯酶活性30%~50%,重度血胆碱酯酶活性
2 结果
长托宁组2例转上级医院治疗,2例放弃治疗出院(其中1例有帕金森氏征病史2年,另1例94岁有慢性阻塞性肺部疾病史),其余均治愈出院。轻度中毒者36~48h出院,中度中毒者2~4天出院,重度中毒者3~15天出院。其中给予气管插管呼吸机辅助呼吸14例,拔管时间5~56h。气管切开4例,拔管时间3~7天。
阿托品组4例死亡,6例放弃治疗出院,2例转上级医院治疗,其余治愈出院。轻度中毒者2~4天出院,中度中毒者3~7天出院,重度中毒者7~21天出院,其中合并中间综合征3例,给予气管插管呼吸机辅助呼吸21例,拔管时间24~72h。气管切开4例,拔管时间7~16天。临床中毒症状持续时间见表2。不良反应见表3。表2 中毒症状持续时间表3 不良反应
3 讨论
有机磷农药中毒是我国急诊中毒学最为重要的课题。据统计,每年有5~7万人发生有机磷中毒,死亡率为10%[1]。阿托品治疗有机磷农药中毒的特殊意义在于它可以有效地同乙酰胆碱争夺胆碱能受体,阻滞乙酰胆碱作用,对抗中毒症状及体征。但由于阿托品对中枢的烟碱受体无明显作用,故对有机磷引起的中枢神经症状如惊厥、躁动不安和中枢呼吸抑制等,对抗作用较差[2]。同时阿托品对骨骼肌等神经节的烟碱受体只有在给予极大剂量时才能作用,因而不能对抗有机磷中毒引起的肌颤和肌肉麻痹。由于阿托品生物半衰期短,临床上不得不反复频繁用药,因而出现阿托品过量或阿托品中毒的病例屡见不鲜。长托宁是一种新型选择性抗胆碱能药,能通过血脑屏障进入脑内,它能阻断乙酰胆碱对脑内毒蕈碱受体和烟碱受体的激动作用。因此能较好地拮抗有机磷毒物中毒引起中枢中毒症状如惊厥,中枢呼吸循环衰竭和烦躁不安等,同时外周也有较强的阻断乙酰对M受体的激动作用。因而能较好地拮抗有机磷毒物中毒引起的毒蕈碱样中毒症状如支气管平滑肌痉挛和分泌增多,出汗,流涎,缩瞳和胃肠道平滑肌痉挛式收缩等。由于长托宁对M2受体无明显作用,故对心率无明显影响[3]。并且用药量小,用药次数少,用药间隔时间长,增加药物使用的灵活性和易操作性,无心肝肾损害。它安全可靠,是治疗有机磷中毒的良好药物。
【参考文献】
1 关里,王汉斌,赵德禄.肟类复能剂治疗急性有机磷农药中毒的研究现状.中华内科杂志,2004,43(2):157.