密度与社会生活 教案2 初中物理人教版八年级上册（2023~2024学年）

6.4密度与社会生活教案年级八年级授课时间教学目标1.知道密度与温度的关系，并能解释简单的与社会生活相关的密度问题。2.通过分析实例，理解密度是物质的一种特性，能运用密度知识鉴别物质。3.通过学习密度知识的应用，认识到物理理论在解决实际问题中的重要作用。教材分析在学习了密度概念及其测量的基础上，本节让学生进一步学习如何利用密度知识来解决实际问题。在“密度与温度”的问题中，通过生活中常见的热胀冷缩的现象引出温度对物质密度的影响。风是常见的自然现象，有了气体受热膨胀、密度变小的知识，就能解释风的形成了。通过自来水管在冬天容易被冻裂，引出了水和冰哪个密度大的问题，也就会给学生留下深刻的印象。用密度鉴别物质是密度知识的一个重要应用。教材通过分析一个实心铅球是否是纯铅制造的问题，给出了用密度鉴别物质的方法，并呼应了章首语提出的问题。教材还进一步介绍了密度知识在生产和生活中的其他广泛应用，以此引导学生重视密度与社会生活的联系。不同的材料，因为物理性质不同，在生活中有不同的应用。教材在“材料与社会发展”中简单提到了一些材料的属性，展现了材料科学对社会发展的促进作用。教学器材纸风车、酒精灯、火柴、热水瓶、锥形瓶、气球等。多媒体ppt，包含视频：《温度对密度的影响》、《水在4℃时密度最大》、《阿基米德辨别王冠的故事》。教学过程教师活动学生活动导入新课【展示图片，提出问题】①在北方的冬天，对自来水管的保护十分重要。如果保护不好，使水管里的水结了冰，不仅影响正常生活用水，还会把水管冻裂，造成送水设备的损坏。水管为什么会被冻裂？②飞机制造所用的材料主要是超硬铝和钛合金。而钢铁的硬度也比较理想，价格又低廉，但是为什么很少用呢？材料密度（kg/m3）超硬铝2.7×103钛合金4.5×103钢、铁7.8×103这都与密度有关，密度知识在工农业生产、社会生活中有重要的应用，今天我们一起学习——《6.4密度与社会生活》。观看图片，思考问题，提高兴趣，进入情景。一、密度与温度1.物质密度与温度的关系【演示实验】（1）将一个瘪了的乒乓球放入热水中，观察发生的现象。（2）在室温下，把一个气球套在空锥形瓶的瓶口上，然后把瓶子放入热水中，观察气球的变化；再把瓶子放在冷水中，观察气球的变化。瘪乒乓球瘪乒乓球放入热水中气球套在锥形瓶口上【实验现象】①变瘪了的乒乓球会重新鼓起来。②【提问】乒乓球（空锥形瓶）内空气的密度变化吗？为什么？（3）分析论证：根据ρ=m/V进行分析。①瘪了的乒乓球放入热水中时，球内气体受热膨胀，体积变大，因为质量不变，根据ρ=m/V可知，密度变小。②套在锥形瓶瓶口上的气球，放入热水中时，瓶内气体受热膨胀，体积变大，密度变小；放入冰水中时，体积变小，密度变大。（4）实验结论：一定质量的气体，其密度受温度的影响较大。当其温度升高时，密度变小；当其温度降低时，密度变大。（5）热胀冷缩自然界中的绝大多数物质都有温度升高时体积变大，温度降低时体积变小的性质，物质的这种性质可简称为“热胀冷缩”。在我们常见的物质中，气体的热胀冷缩最显著，它的密度受温度的影响也最大。一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显，因而密度受温度的影响比较小。2.风的形成（1）风的形成【演示实验】如图1所示，做一个纸风车。把风车放在点燃的酒精灯上方，观察发生的现象。现象：风车能转动起来。【提问】你知道是什么推动了风车吗？[来【回答】当酒精灯上方空气温度升高时，受热体积膨胀，密度变小而上升。热空气上升后，冷空气就从四面八方流过来，形成气流，气流流过风车时，带动风车转起来。图图1纸风车图2风的形成（2）自然界的风的形成【提问】自然界的风是怎样形成的？【分析】风就是空气的流动，风的形成是温度引起空气的热胀冷缩所致。气体受热膨胀，体积变大，根据密度公式ρ=m/V可知密度变小，所以气体密度变小会上升。热空气上升后，温度低的冷空气就从四面八方流过来，从而形成风。地面附近的风总是从低温地区吹向高温地区。（3）风的利用：风力提水、风力发电、风帆助航等。【播放视频】——《温度对密度的影响》3.冬天自来水管被冻裂的原因4.水的反常膨胀现象（1）水的热膨胀规律如图3所示，是科研人员通过探究“一定质量的水的体积随温度变化的关系”做出的图像。【提问】分析图象，回答以下问题：图象中AB段、BC段反映的物理规律分别是什么？【分析】水温低于4℃时，水温升高，体积减小；水温高于4℃时，水温升高，体积增大。【归纳】以上现象揭示了水的膨胀规律：4℃以上的水是热胀冷缩，而0℃～4℃的水是热缩冷胀，把这种现象称为反常膨胀。（2）水的密度与温度的关系根据ρ=m/V可知：水的质量不变，在温度4℃时，体积最小，所以密度最大。温度高于4℃时，随着水温的升高，密度越来越小；温度低于4℃时，随着温度的降低，水的密度也越来越小（如图4所示）。结论：在温度为4℃时，水的密度最大。（3）与水的反常膨胀有关的现象①水在4℃时的密度最大，下沉到水底。如图5所示：水的反常膨胀使得水从上到下结冰。在寒冷的冬天，水面冰封了，但较深湖底的水却有可能保持4℃的水温，利于生物存活。②各种饮料都含有水分，由于水在4℃时的密度最大，体积最小，所以储存或运输在温度为4℃时最安全的。【播放视频】——《水在4℃时密度最大》【例题1】在室温下，吹鼓两个气球，分别把它们放在冰箱的冷藏室和炉火附近，过一会儿，你会发现：在冷藏室的气球体积_______，在炉火附近的气球体积________。由于密度ρ=m/V，一定质量的气体体积膨胀后，密度________；可见，温度____（选填“能”或“不能”）改变物质的密度。【答案】缩小，膨胀，减小，能。【解析】气体具有热胀冷缩的性质，室温环境下的气球，温度降低，体积缩小，火炉边的气球温度升高，体积膨胀。气体的质量不变，当温度升高时，体积膨胀，根据ρ=m/V可知密度减小，温度降低时，体积收缩，密度增大，故温度能改变物质的密度。【例题2】如图所示是水的密度随温度变化的关系图，由图中的关系不能得出的结论是（D）

A．水在4℃时密度最大 B．水在0～4℃，随着温度的降低，密度越来越小C．水在4～8℃，随着温度的升高，密度越来越小D．水凝固成冰时体积会变大【解析】由水的密度随温度变化的关系图，可得出结论：水在4℃时密度最大；水在0～4℃，随着温度的降低，密度变小；水在4～8℃，随着温度的升高，密度变小。不能得出水凝固成冰时体积会变大的结论。所以选项ABC都正确，选项D错误。观察2个实验现象，分析原因，归纳出实验结论。知道热胀冷缩的规律。观察实验现象，推导出水的密度与温度的关系。特别是要理解水的反常膨胀现象。推导出温度为4℃时，水的密度最大。解释与水的反常膨胀有关的2个现象。观看视频，进一步理解水在4℃时密度为什么最大。做题1并进行解析，理解气体的密度与温度的关系，会解释有关现象。做题2并进行解析，理解水的密度与温度的关系。二、密度与物质鉴别1.鉴别物质的种类【提出问题】如何鉴别一枚金牌是不是用纯金做成的?要测金牌的密度，可用天平测质量，用借助于溢水杯和量筒，利用排水法测量体积，根据密度公式ρ=m/V计算出密度。例如，某运动员获得了一枚金牌，为了鉴别金牌是否是纯金制成的，他测出了金牌的质量为12.5g，体积为0.75cm3，问金牌是否是纯金制成的？（金的密度ρ金＝19.3g/cm3）【解析】此“金牌”的密度为ρ=m/V＝125g/10.5cm3＝11.9g/cm3<ρ金。所以不是纯金制成的．【想想议议】用密度鉴别金牌，这种鉴别方法是不是绝对可靠？为什么？【回答】从前面的密度表可知，一些不同物质的密度是相同的。例如酒精和煤油都是液体，它们的密度都0.8×103㎏/m3，所以这种鉴别方法不是绝对可靠的。通过对两者气味的判断，在知道密度的基础上可以鉴别出酒精和煤油。一些混合物的密度和一些物质的密度相等。要准确的鉴别物质，既要看密度，还要看颜色、气味、硬度等。2.密度在社会生活中的其他应用【讲解】（1）测量密度，确定矿藏种类。勘探队员在野外勘探时，通过采集的样品的密度等信息，可以确定矿藏的种类及经济价值。（2）根据密度，鉴别产品优劣。例如用盐水选种，把种子放到盐水里，饱满的种子因为密度大而沉到盐水底。瘪壳和杂草的种子因为密度小而浮在盐水表面。（3）根据密度大小选择合适的材料根据m=ρV可知，在体积相同时，密度越小，质量越小，密度越大，质量越大。【提出问题】①交通工具、航空器材中，为什么常采用高强度、低密度的合金、玻璃钢等复合材料？②机器底座、压路机的滚筒都比较重，常常选用密度大的材料来制作，这是为什么？【分析归纳】交通工具、航空器材中，常采用高强度、低密度的合金、玻璃钢等复合材料，可以减小自身的质量。机器底座的作用是为了增加稳度，压路机的滚筒是对路面的压力大。这些情况下，要求它们的质量大一些，所以人们就常常选用密度大的材料来制作。源:Z,x③拍摄影视剧中房屋倒塌砸伤人的特技镜头时，要求道具的质量要小，人们常选用密度很小的泡沫塑料做道具。④在产品包装中，常采用密度很小的泡沫塑料作填充物，减小质量，同时起到防震作用，便于运输，价格低廉。【例题3】物理知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的一些说法正确的是③④（选填序号）。①1kg的水和1kg的冰的密度相同；②可以利用密度来鉴别物质，因不同物质的密度一定不同；③为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度小的合金或新型合成材料；④发生火灾时，受困人员常采取弯腰甚至爬行的姿势撤离，是因为含有有害物质的空气温度较高，密度较小，大量聚集在房间的上方。【解析】①1kg的水和1kg的冰的质量相同，但状态不同，水结成冰后体积变大，密度减小，故①错误；②不同物质的密度一般不同，所以可以利用密度来鉴别物质，但也有个别的不同物质具有相同的密度，故②错误；③航空器材的体积一定，由m=ρV可知，材料的密度越小，器材的质量越小，故航空器材采用强度高、密度小的材料制造，③正确；④发生火灾时，温度较高，室内有毒气体体积膨胀，密度减小；有毒气体会流向房间上方，所以为有效避免吸入有害气体或被灼伤，受困人员常采取弯腰甚至爬行的姿势撤离，故④正确。故选③④。【例题4】如图所示是我国自行研制的C919大型喷气客机。工程师将一质量是将一质量是7.9kg钢制零件改用等体积的第三代铝锂合金替换，该零件的体积是____m3，用铝锂合合制成的新零件质量为____kg。可见，用第三代铝锂合金替换钢制零件可以减小自身的。（钢的密度为7.9×103kg/m3，铝锂合金的密度为2.4×103kg/m3）【答案】1×10-3；2.4；质量。【解析】该零件的体积是V＝EQ\F(m,ρ)=EQ\F(7.9kg,7.9×103kg/m3)=1×10-3m3锂合合制成的新零件质量为m=ρV＝2.4×103kg/m3×10-3m3＝2.4kg用第三代铝锂合金替换钢制零件可以减小自身的质量。思考问题，进入主题。说出鉴定一枚金牌密度的方法。进行计算加深印象。知道可以根据密度鉴别物质，但这种鉴别方法不是绝对可靠的。配合老师进行活动。了解密度在社会生活中的一些其他应用。思考并回答2个问题。感受密度知识在社会生活中的应用。做题并进行解析，加深理解密度知识在社会生活中的应用。。课堂练习课堂练习填“变小”、“变大”、“不变”）根据气体这个特点，则安装暖气时应该靠近______（选填“地面”或“天花板”）。【答案】变小，地面。【解析】点燃酒精灯，上方的空气吸收热量，温度升高，体积膨胀，密度变小，密度小的热空气上升，形成对流。实验说明温度能够改变气体的密度，根据气体的这种变化规律，安装暖气时暖气片应该靠近地面，暖气周围的空气温度高，空气密度比较小，流向上方，使整个房间温度比较高。2．如图2所示，有一枚2022年北京冬奥会纪念币，小明测量出它的质量为150g，体积为17cm3，试判断这枚纪念币是不是金制作的？（已知金的密度为19.3g/cm3）【答案】不是金制作的。【解析】纪念币的密度ρ=m/V＝150g/17cm3＝8.8g/cm3<ρ金。ρ纪念币所以这枚纪念币不是纯金制作的。【答案】B.【解析】严寒的冬天，室外的自来水管常会被冻裂，原因是水结冰后，质量不变，m冰=m水，即ρ冰V冰=ρ水V水因为ρ冰＜ρ水，所以V冰＞V水，即密度变小，体积变大。所以选B。4.图所示为体积和质量都相等的铜、铁、铝的空心球（已知ρ铜>ρ铁>ρ铝）的示意图，图中白色部分表示各球的空心部分，请用笔线分别连接对应的金属球。【答案】右图.【解析】因为铜、铁、铝的质量相等，且ρ铜>ρ铁>ρ铝，根据ρ=m/V可得，铜的实际体积最小，铝的实际体积最大，又因为三球的体积相等，因此铜球的空心部分体积最大，铝球的空心部分最小，对应连线如图所示。5.社会生活中密度用途很广，下列说法正确的是（）B．一杯牛奶喝掉一半后，质量变小，密度变小 C．冬天户外的水管容易冻裂，是由于水结冰后密度变大D．小兰估测教室空气的质量，大约是25kg（空气密度约为1.29kg/m3）【答案】A。【解析】A．拍摄影视剧中房屋倒塌砸伤人的镜头时，常选用密度很小的泡沫塑料做道具；该选项正确.B．一杯牛奶喝掉一半后，质量变小，密度不变；该选项错误. C．冬天户外的水管容易冻裂，是由于水结冰后密度变小，体积变大，该选项错误.D．先估算教室的体积约为V=10m×7m×4m=280m3空气的密度为1.29kg/m3，近似取1千克/m3由公式ρ=m/V得m=ρV＝1kg/m3×280m3=280kg所以小兰估测教室空气的质量，大约是25kg是错误的.所以选A。6．室内火灾发生时，受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离，以尽量减少有害气体的吸入。这是因为燃烧产生的有害气体（）A．温度较低，密度较大 B．温度较低，密度较小 C．温度较高，密度较大D．温度较高，密度较小【答案】D。【解析】室内火灾发生时，温度较高，室内有毒气体体积膨胀，密度减小，有毒气体漂浮在房间的上方。所以，为有效避免吸入有害气体或被灼伤，受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离火场。答案D正确。7．在寒冷的冬天，裸露在室外的自来水管容易爆裂，其原因是水管中的水由液态变成固态时_______增大，把水管胀裂。事实表明，0～4℃的水“热缩冷胀”，高于4℃的水“热胀冷缩”，由此可知4℃水的______最大，所以封冻河面下较深河底的水温保持_______，冰层下接触冰的水温度是______℃。【答案】体积；密度；4；0。【解析】0～4℃的水“热缩冷胀”，高于4℃的水“热胀冷缩”，由此可知4℃水的密度最大，封冻河面下较深河底的水温保持4℃，冰层下接触冰的水温是0℃。8.课外科技活动中，小丽等同学将一定质量的水放在一个加盖的量筒中，探究水的体积随温度变化的情况，根据实验数据画出体积V—温度t图像（如图所示），请根据图像中的信息回答问题。①用简洁的语言描述“水的体积随温度变化的情况”，__________；②在0℃～4℃间温度升高，水的密度_______，超过4℃之后，温度上升，水的密度________（变大/变小/不变）；③根据前面的探究可以发现，常用的液体温度计不用水为测温物质的原因是________________；④小丽等同学在探究时，量筒里水的质量为______g．（4℃时水的密度为1.0×103kg/m3）【答案】①先变小后变大；②变大，变小；③水在4℃以下出现反常膨胀现象；④104。【解析】④4℃时水的体积104cm3，密度为1×103kg/m3水的质量m＝ρV＝1.0g/cm3×104cm3＝104g9．在加油站加油时，合格汽油的密度应该为0.71×103kg/m3，如果汽油的成分中含重油偏大，就是不合格产品，重油的密度大于汽油的密度，不合格的汽油的密度会偏大。有的加油站通常使用密度瓶来检验汽油的密度，如果密度瓶空瓶的质量为120g，装满水后质量为320g，若装满汽油质量为266g，试判断该汽油是否合格？【答案】汽油的密度0.73×103