Bài học

Vận dụng khối lượng riêng trong đời sống

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em giải được một bài toán khối lượng riêng có nhiều bước đổi đơn vị khác nhau trong cùng một đề (lít, mililít, gam, tấn…), và vận dụng kết quả D để trả lời một câu hỏi thực tế như dự đoán nổi hay chìm.

Kiến thức nền cần nhớ

Em đã có đủ công cụ: công thức $D = m/V$ , cách nhận biết vật liệu, và quy tắc so sánh D để dự đoán nổi/chìm. Điều còn thiếu là sự thành thạo khi đề bài cho số liệu ở nhiều đơn vị khác nhau ngay trong một câu — đây chính là dạng bài hay xuất hiện trong đề kiểm tra và đề thi thực tế.

Em đã có đủ công cụ: công thức $D = m/V$, cách nhận biết vật liệu, và quy tắc so sánh D để dự đoán nổi/chìm. Điều còn thiếu là sự thành thạo khi đề bài cho số liệu ở nhiều đơn vị khác nhau ngay trong một câu — đây chính là dạng bài hay xuất hiện trong đề kiểm tra và đề thi thực tế.

Khởi động

Nhãn một chai dầu ăn ghi "5 lít", cân cả chai được 4,5 kg (đã trừ vỏ chai). Có phải đây đúng là dầu ăn không, hay chai đã bị pha thêm nước để gian lận? Chỉ cần một phép tính D, em sẽ trả lời được ngay.

Kiến thức trọng tâm

Bảng quy đổi cần thuộc: $1\ lít = 1\ dm^3 = 0{,}001\ m^3 = 1000\ cm^3$ ; $1\ tấn = 1000\ kg$ ; $1\ kg = 1000\ g$ . Khi đề bài trộn nhiều đơn vị khác nhau, quy tắc an toàn là đổi toàn bộ số liệu về đơn vị chuẩn SI (kg và m³) ngay ở dòng đầu tiên của bài giải, trước khi thay vào bất kỳ công thức nào — đây là bước dễ sai nhất trong cả bài toán, nhiều hơn cả bước tính toán.

Bảng quy đổi cần thuộc: $1\ lít = 1\ dm^3 = 0{,}001\ m^3 = 1000\ cm^3$; $1\ tấn = 1000\ kg$; $1\ kg = 1000\ g$. Khi đề bài trộn nhiều đơn vị khác nhau, quy tắc an toàn là đổi toàn bộ số liệu về đơn vị chuẩn SI (kg và m³) ngay ở dòng đầu tiên của bài giải, trước khi thay vào bất kỳ công thức nào — đây là bước dễ sai nhất trong cả bài toán, nhiều hơn cả bước tính toán.

Sau khi có D, bài toán thực tế thường không dừng lại ở đó — đề còn hỏi thêm một câu ứng dụng, ví dụ D vừa tính có khớp với một chất đã biết không, hay vật/chất lỏng đó nổi hay chìm so với một chất khác. Đây là lúc em ghép lại toàn bộ kiến thức của cả chương trước vào một bài toán liền mạch.

Một biến thể khác hay gặp trong đề thi: thay vì cho sẵn thể tích, đề cho kích thước của một bể hoặc thùng chứa hình hộp chữ nhật (dài, rộng, cao), và em phải tự tính $V = dài \times rộng \times cao$ trước khi áp dụng công thức D. Đây không phải kiến thức mới — chỉ là ghép lại công thức thể tích hình hộp chữ nhật đã học ở Toán, vào đúng vị trí V trong công thức khối lượng riêng.

Ví dụ mẫu

Ví dụ

Kiểm tra chất lỏng trong chai qua khối lượng riêng

1
Một chai chứa 5 lít chất lỏng có khối lượng (đã trừ vỏ chai) là 4 kg. Tính khối lượng riêng của chất lỏng và cho biết đó có đúng là dầu ăn không.
2
Đổi $V = 5\ lít = 0{,}005\ m^3$ (vì $1\ lít = 0{,}001\ m^3$ ). Khối lượng đã cho đúng đơn vị kg: $m = 4\ kg$ .
Đổi $V = 5\ lít = 0{,}005\ m^3$ (vì $1\ lít = 0{,}001\ m^3$). Khối lượng đã cho đúng đơn vị kg: $m = 4\ kg$.
3
Áp dụng công thức $D = \dfrac{m}{V} = \dfrac{4}{0{,}005} = 800\ kg/m^3$ .
Áp dụng công thức $D = \dfrac{m}{V} = \dfrac{4}{0{,}005} = 800\ kg/m^3$.
4
D = 800 kg/m³ đúng bằng khối lượng riêng của dầu ăn theo bảng tra. Vậy đây đúng là dầu ăn, không bị pha thêm nước hay tạp chất nào làm lệch D.

Ví dụ dạng thi

Ví dụ

Giải thích vì sao dầu ăn luôn nổi thành lớp trên mặt nước

1
Khi đổ dầu ăn vào một cốc nước, dầu luôn nổi thành một lớp mỏng trên mặt nước dù được khuấy mạnh. Dùng khối lượng riêng để giải thích hiện tượng này, biết $D_{dầu} = 800\ kg/m^3$ và $D_{nước} = 1000\ kg/m^3$ .
Khi đổ dầu ăn vào một cốc nước, dầu luôn nổi thành một lớp mỏng trên mặt nước dù được khuấy mạnh. Dùng khối lượng riêng để giải thích hiện tượng này, biết $D_{dầu} = 800\ kg/m^3$ và $D_{nước} = 1000\ kg/m^3$.
2
Ta có $D_{dầu} = 800\ kg/m^3 < D_{nước} = 1000\ kg/m^3$ .
Ta có $D_{dầu} = 800\ kg/m^3 < D_{nước} = 1000\ kg/m^3$.
3
Theo quy tắc đã học ở Chương 3: nếu D của một chất lỏng nhỏ hơn D của chất lỏng kia, chất nhẹ hơn sẽ nổi lên trên khi hai chất không hoà tan vào nhau.
4
Vậy dầu ăn nổi trên mặt nước vì D của dầu nhỏ hơn D của nước, và hai chất này không hoà tan vào nhau (dầu và nước tách lớp). Dù bị khuấy mạnh làm dầu tạm thời vỡ thành các giọt nhỏ trộn lẫn trong nước, theo thời gian các giọt dầu vẫn nổi dần lên và tách lại thành lớp trên cùng, vì tính chất khối lượng riêng của chất không đổi theo hình dạng hay kích thước giọt.
Vậy dầu ăn nổi trên mặt nước vì D của dầu nhỏ hơn D của nước, và hai chất này không hoà tan vào nhau (dầu và nước tách lớp). Dù bị khuấy mạnh làm dầu tạm thời vỡ thành các giọt nhỏ trộn lẫn trong nước, theo thời gian các giọt dầu vẫn nổi dần lên và tách lại thành lớp trên cùng, vì tính chất khối lượng riêng của chất không đổi theo hình dạng hay kích thước giọt.

Sai lầm thường gặp

Khi đề bài trộn đơn vị (ví dụ khối lượng cho bằng gam nhưng thể tích cho bằng lít), nhiều bạn chỉ đổi một trong hai đại lượng rồi quên đại lượng còn lại. Luôn liệt kê rõ từng đại lượng đề cho và đơn vị gốc của nó, rồi đổi TỪNG đại lượng về SI trước khi viết công thức — đừng đổi "nhẩm trong đầu" giữa chừng phép tính.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Bài toán khối lượng riêng trong đời sống thường trộn nhiều đơn vị: lít, mL, gam, tấn. Đổi hết về kg và m³ ngay từ đầu, tính D, rồi dùng D để trả lời câu hỏi ứng dụng — nhận biết chất hay dự đoán nổi/chìm.

Kỹ năng đổi đơn vị này không chỉ dùng cho khối lượng riêng — em sẽ gặp lại chính thao tác này ở hầu hết công thức Vật lí khác trong suốt chương trình, từ áp suất đến nhiệt lượng. Luyện thành thạo ngay từ bài này giúp các bài học sau đỡ vất vả hơn nhiều.

Cầu nối

Cho đến giờ mỗi bài toán chỉ có một chất. Nhưng thực tế người ta thường trộn hai chất lỏng với nhau — như pha xăng với dầu, hay pha nước với hoá chất. Bài tiếp theo học cách tính khối lượng riêng của một hỗn hợp hai chất lỏng.