密度與社會(huì)生活 教案2 初中物理人教版八年級(jí)上冊(cè)（2023~2024學(xué)年）

6.4密度與社會(huì)生活教案年級(jí)八年級(jí)授課時(shí)間教學(xué)目標(biāo)1.知道密度與溫度的關(guān)系，并能解釋簡(jiǎn)單的與社會(huì)生活相關(guān)的密度問題。2.通過分析實(shí)例，理解密度是物質(zhì)的一種特性，能運(yùn)用密度知識(shí)鑒別物質(zhì)。3.通過學(xué)習(xí)密度知識(shí)的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到物理理論在解決實(shí)際問題中的重要作用。教材分析在學(xué)習(xí)了密度概念及其測(cè)量的基礎(chǔ)上，本節(jié)讓學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)如何利用密度知識(shí)來解決實(shí)際問題。在“密度與溫度”的問題中，通過生活中常見的熱脹冷縮的現(xiàn)象引出溫度對(duì)物質(zhì)密度的影響。風(fēng)是常見的自然現(xiàn)象，有了氣體受熱膨脹、密度變小的知識(shí)，就能解釋風(fēng)的形成了。通過自來水管在冬天容易被凍裂，引出了水和冰哪個(gè)密度大的問題，也就會(huì)給學(xué)生留下深刻的印象。用密度鑒別物質(zhì)是密度知識(shí)的一個(gè)重要應(yīng)用。教材通過分析一個(gè)實(shí)心鉛球是否是純鉛制造的問題，給出了用密度鑒別物質(zhì)的方法，并呼應(yīng)了章首語(yǔ)提出的問題。教材還進(jìn)一步介紹了密度知識(shí)在生產(chǎn)和生活中的其他廣泛應(yīng)用，以此引導(dǎo)學(xué)生重視密度與社會(huì)生活的聯(lián)系。不同的材料，因?yàn)槲锢硇再|(zhì)不同，在生活中有不同的應(yīng)用。教材在“材料與社會(huì)發(fā)展”中簡(jiǎn)單提到了一些材料的屬性，展現(xiàn)了材料科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用。教學(xué)器材紙風(fēng)車、酒精燈、火柴、熱水瓶、錐形瓶、氣球等。多媒體ppt，包含視頻：《溫度對(duì)密度的影響》、《水在4℃時(shí)密度最大》、《阿基米德辨別王冠的故事》。教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入新課【展示圖片，提出問題】①在北方的冬天，對(duì)自來水管的保護(hù)十分重要。如果保護(hù)不好，使水管里的水結(jié)了冰，不僅影響正常生活用水，還會(huì)把水管凍裂，造成送水設(shè)備的損壞。水管為什么會(huì)被凍裂？②飛機(jī)制造所用的材料主要是超硬鋁和鈦合金。而鋼鐵的硬度也比較理想，價(jià)格又低廉，但是為什么很少用呢？材料密度（kg/m3）超硬鋁2.7×103鈦合金4.5×103鋼、鐵7.8×103這都與密度有關(guān)，密度知識(shí)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)生活中有重要的應(yīng)用，今天我們一起學(xué)習(xí)——《6.4密度與社會(huì)生活》。觀看圖片，思考問題，提高興趣，進(jìn)入情景。一、密度與溫度1.物質(zhì)密度與溫度的關(guān)系【演示實(shí)驗(yàn)】（1）將一個(gè)癟了的乒乓球放入熱水中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。（2）在室溫下，把一個(gè)氣球套在空錐形瓶的瓶口上，然后把瓶子放入熱水中，觀察氣球的變化；再把瓶子放在冷水中，觀察氣球的變化。癟乒乓球癟乒乓球放入熱水中氣球套在錐形瓶口上【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】①變癟了的乒乓球會(huì)重新鼓起來。②【提問】乒乓球（空錐形瓶）內(nèi)空氣的密度變化嗎？為什么？（3）分析論證：根據(jù)ρ=m/V進(jìn)行分析。①癟了的乒乓球放入熱水中時(shí)，球內(nèi)氣體受熱膨脹，體積變大，因?yàn)橘|(zhì)量不變，根據(jù)ρ=m/V可知，密度變小。②套在錐形瓶瓶口上的氣球，放入熱水中時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體受熱膨脹，體積變大，密度變??；放入冰水中時(shí)，體積變小，密度變大。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一定質(zhì)量的氣體，其密度受溫度的影響較大。當(dāng)其溫度升高時(shí)，密度變??；當(dāng)其溫度降低時(shí)，密度變大。（5）熱脹冷縮自然界中的絕大多數(shù)物質(zhì)都有溫度升高時(shí)體積變大，溫度降低時(shí)體積變小的性質(zhì)，物質(zhì)的這種性質(zhì)可簡(jiǎn)稱為“熱脹冷縮”。在我們常見的物質(zhì)中，氣體的熱脹冷縮最顯著，它的密度受溫度的影響也最大。一般固體、液體的熱脹冷縮不像氣體那樣明顯，因而密度受溫度的影響比較小。2.風(fēng)的形成（1）風(fēng)的形成【演示實(shí)驗(yàn)】如圖1所示，做一個(gè)紙風(fēng)車。把風(fēng)車放在點(diǎn)燃的酒精燈上方，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。現(xiàn)象：風(fēng)車能轉(zhuǎn)動(dòng)起來。【提問】你知道是什么推動(dòng)了風(fēng)車嗎？[來【回答】當(dāng)酒精燈上方空氣溫度升高時(shí)，受熱體積膨脹，密度變小而上升。熱空氣上升后，冷空氣就從四面八方流過來，形成氣流，氣流流過風(fēng)車時(shí)，帶動(dòng)風(fēng)車轉(zhuǎn)起來。圖圖1紙風(fēng)車圖2風(fēng)的形成（2）自然界的風(fēng)的形成【提問】自然界的風(fēng)是怎樣形成的？【分析】風(fēng)就是空氣的流動(dòng)，風(fēng)的形成是溫度引起空氣的熱脹冷縮所致。氣體受熱膨脹，體積變大，根據(jù)密度公式ρ=m/V可知密度變小，所以氣體密度變小會(huì)上升。熱空氣上升后，溫度低的冷空氣就從四面八方流過來，從而形成風(fēng)。地面附近的風(fēng)總是從低溫地區(qū)吹向高溫地區(qū)。（3）風(fēng)的利用：風(fēng)力提水、風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)帆助航等?！静シ乓曨l】——《溫度對(duì)密度的影響》3.冬天自來水管被凍裂的原因4.水的反常膨脹現(xiàn)象（1）水的熱膨脹規(guī)律如圖3所示，是科研人員通過探究“一定質(zhì)量的水的體積隨溫度變化的關(guān)系”做出的圖像?！咎釂枴糠治鰣D象，回答以下問題：圖象中AB段、BC段反映的物理規(guī)律分別是什么？【分析】水溫低于4℃時(shí)，水溫升高，體積減??；水溫高于4℃時(shí)，水溫升高，體積增大?！練w納】以上現(xiàn)象揭示了水的膨脹規(guī)律：4℃以上的水是熱脹冷縮，而0℃～4℃的水是熱縮冷脹，把這種現(xiàn)象稱為反常膨脹。（2）水的密度與溫度的關(guān)系根據(jù)ρ=m/V可知：水的質(zhì)量不變，在溫度4℃時(shí)，體積最小，所以密度最大。溫度高于4℃時(shí)，隨著水溫的升高，密度越來越小；溫度低于4℃時(shí)，隨著溫度的降低，水的密度也越來越小（如圖4所示）。結(jié)論：在溫度為4℃時(shí)，水的密度最大。（3）與水的反常膨脹有關(guān)的現(xiàn)象①水在4℃時(shí)的密度最大，下沉到水底。如圖5所示：水的反常膨脹使得水從上到下結(jié)冰。在寒冷的冬天，水面冰封了，但較深湖底的水卻有可能保持4℃的水溫，利于生物存活。②各種飲料都含有水分，由于水在4℃時(shí)的密度最大，體積最小，所以儲(chǔ)存或運(yùn)輸在溫度為4℃時(shí)最安全的?！静シ乓曨l】——《水在4℃時(shí)密度最大》【例題1】在室溫下，吹鼓兩個(gè)氣球，分別把它們放在冰箱的冷藏室和爐火附近，過一會(huì)兒，你會(huì)發(fā)現(xiàn)：在冷藏室的氣球體積_______，在爐火附近的氣球體積________。由于密度ρ=m/V，一定質(zhì)量的氣體體積膨脹后，密度________；可見，溫度____（選填“能”或“不能”）改變物質(zhì)的密度?！敬鸢浮靠s小，膨脹，減小，能?！窘馕觥繗怏w具有熱脹冷縮的性質(zhì)，室溫環(huán)境下的氣球，溫度降低，體積縮小，火爐邊的氣球溫度升高，體積膨脹。氣體的質(zhì)量不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，體積膨脹，根據(jù)ρ=m/V可知密度減小，溫度降低時(shí)，體積收縮，密度增大，故溫度能改變物質(zhì)的密度?！纠}2】如圖所示是水的密度隨溫度變化的關(guān)系圖，由圖中的關(guān)系不能得出的結(jié)論是（D）

A．水在4℃時(shí)密度最大 B．水在0～4℃，隨著溫度的降低，密度越來越小C．水在4～8℃，隨著溫度的升高，密度越來越小D．水凝固成冰時(shí)體積會(huì)變大【解析】由水的密度隨溫度變化的關(guān)系圖，可得出結(jié)論：水在4℃時(shí)密度最大；水在0～4℃，隨著溫度的降低，密度變??；水在4～8℃，隨著溫度的升高，密度變小。不能得出水凝固成冰時(shí)體積會(huì)變大的結(jié)論。所以選項(xiàng)ABC都正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。觀察2個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析原因，歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。知道熱脹冷縮的規(guī)律。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推導(dǎo)出水的密度與溫度的關(guān)系。特別是要理解水的反常膨脹現(xiàn)象。推導(dǎo)出溫度為4℃時(shí)，水的密度最大。解釋與水的反常膨脹有關(guān)的2個(gè)現(xiàn)象。觀看視頻，進(jìn)一步理解水在4℃時(shí)密度為什么最大。做題1并進(jìn)行解析，理解氣體的密度與溫度的關(guān)系，會(huì)解釋有關(guān)現(xiàn)象。做題2并進(jìn)行解析，理解水的密度與溫度的關(guān)系。二、密度與物質(zhì)鑒別1.鑒別物質(zhì)的種類【提出問題】如何鑒別一枚金牌是不是用純金做成的?要測(cè)金牌的密度，可用天平測(cè)質(zhì)量，用借助于溢水杯和量筒，利用排水法測(cè)量體積，根據(jù)密度公式ρ=m/V計(jì)算出密度。例如，某運(yùn)動(dòng)員獲得了一枚金牌，為了鑒別金牌是否是純金制成的，他測(cè)出了金牌的質(zhì)量為12.5g，體積為0.75cm3，問金牌是否是純金制成的？（金的密度ρ金＝19.3g/cm3）【解析】此“金牌”的密度為ρ=m/V＝125g/10.5cm3＝11.9g/cm3<ρ金。所以不是純金制成的．【想想議議】用密度鑒別金牌，這種鑒別方法是不是絕對(duì)可靠？為什么？【回答】從前面的密度表可知，一些不同物質(zhì)的密度是相同的。例如酒精和煤油都是液體，它們的密度都0.8×103㎏/m3，所以這種鑒別方法不是絕對(duì)可靠的。通過對(duì)兩者氣味的判斷，在知道密度的基礎(chǔ)上可以鑒別出酒精和煤油。一些混合物的密度和一些物質(zhì)的密度相等。要準(zhǔn)確的鑒別物質(zhì)，既要看密度，還要看顏色、氣味、硬度等。2.密度在社會(huì)生活中的其他應(yīng)用【講解】（1）測(cè)量密度，確定礦藏種類?？碧疥?duì)員在野外勘探時(shí)，通過采集的樣品的密度等信息，可以確定礦藏的種類及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。（2）根據(jù)密度，鑒別產(chǎn)品優(yōu)劣。例如用鹽水選種，把種子放到鹽水里，飽滿的種子因?yàn)槊芏却蠖恋禁}水底。癟殼和雜草的種子因?yàn)槊芏刃《≡邴}水表面。（3）根據(jù)密度大小選擇合適的材料根據(jù)m=ρV可知，在體積相同時(shí)，密度越小，質(zhì)量越小，密度越大，質(zhì)量越大?！咎岢鰡栴}】①交通工具、航空器材中，為什么常采用高強(qiáng)度、低密度的合金、玻璃鋼等復(fù)合材料？②機(jī)器底座、壓路機(jī)的滾筒都比較重，常常選用密度大的材料來制作，這是為什么？【分析歸納】交通工具、航空器材中，常采用高強(qiáng)度、低密度的合金、玻璃鋼等復(fù)合材料，可以減小自身的質(zhì)量。機(jī)器底座的作用是為了增加穩(wěn)度，壓路機(jī)的滾筒是對(duì)路面的壓力大。這些情況下，要求它們的質(zhì)量大一些，所以人們就常常選用密度大的材料來制作。源:Z,x③拍攝影視劇中房屋倒塌砸傷人的特技鏡頭時(shí)，要求道具的質(zhì)量要小，人們常選用密度很小的泡沫塑料做道具。④在產(chǎn)品包裝中，常采用密度很小的泡沫塑料作填充物，減小質(zhì)量，同時(shí)起到防震作用，便于運(yùn)輸，價(jià)格低廉?！纠}3】物理知識(shí)與生活聯(lián)系非常緊密，下列關(guān)于密度的一些說法正確的是③④（選填序號(hào)）。①1kg的水和1kg的冰的密度相同；②可以利用密度來鑒別物質(zhì)，因不同物質(zhì)的密度一定不同；③為減輕質(zhì)量，航空器材常采用強(qiáng)度高、密度小的合金或新型合成材料；④發(fā)生火災(zāi)時(shí)，受困人員常采取彎腰甚至爬行的姿勢(shì)撤離，是因?yàn)楹杏泻ξ镔|(zhì)的空氣溫度較高，密度較小，大量聚集在房間的上方?！窘馕觥竣?kg的水和1kg的冰的質(zhì)量相同，但狀態(tài)不同，水結(jié)成冰后體積變大，密度減小，故①錯(cuò)誤；②不同物質(zhì)的密度一般不同，所以可以利用密度來鑒別物質(zhì)，但也有個(gè)別的不同物質(zhì)具有相同的密度，故②錯(cuò)誤；③航空器材的體積一定，由m=ρV可知，材料的密度越小，器材的質(zhì)量越小，故航空器材采用強(qiáng)度高、密度小的材料制造，③正確；④發(fā)生火災(zāi)時(shí)，溫度較高，室內(nèi)有毒氣體體積膨脹，密度減小；有毒氣體會(huì)流向房間上方，所以為有效避免吸入有害氣體或被灼傷，受困人員常采取彎腰甚至爬行的姿勢(shì)撤離，故④正確。故選③④。【例題4】如圖所示是我國(guó)自行研制的C919大型噴氣客機(jī)。工程師將一質(zhì)量是將一質(zhì)量是7.9kg鋼制零件改用等體積的第三代鋁鋰合金替換，該零件的體積是____m3，用鋁鋰合合制成的新零件質(zhì)量為____kg?？梢?，用第三代鋁鋰合金替換鋼制零件可以減小自身的。（鋼的密度為7.9×103kg/m3，鋁鋰合金的密度為2.4×103kg/m3）【答案】1×10-3；2.4；質(zhì)量?！窘馕觥吭摿慵捏w積是V＝EQ\F(m,ρ)=EQ\F(7.9kg,7.9×103kg/m3)=1×10-3m3鋰合合制成的新零件質(zhì)量為m=ρV＝2.4×103kg/m3×10-3m3＝2.4kg用第三代鋁鋰合金替換鋼制零件可以減小自身的質(zhì)量。思考問題，進(jìn)入主題。說出鑒定一枚金牌密度的方法。進(jìn)行計(jì)算加深印象。知道可以根據(jù)密度鑒別物質(zhì)，但這種鑒別方法不是絕對(duì)可靠的。配合老師進(jìn)行活動(dòng)。了解密度在社會(huì)生活中的一些其他應(yīng)用。思考并回答2個(gè)問題。感受密度知識(shí)在社會(huì)生活中的應(yīng)用。做題并進(jìn)行解析，加深理解密度知識(shí)在社會(huì)生活中的應(yīng)用。。課堂練習(xí)課堂練習(xí)填“變小”、“變大”、“不變”）根據(jù)氣體這個(gè)特點(diǎn)，則安裝暖氣時(shí)應(yīng)該靠近______（選填“地面”或“天花板”）?！敬鸢浮孔冃?，地面?！窘馕觥奎c(diǎn)燃酒精燈，上方的空氣吸收熱量，溫度升高，體積膨脹，密度變小，密度小的熱空氣上升，形成對(duì)流。實(shí)驗(yàn)說明溫度能夠改變氣體的密度，根據(jù)氣體的這種變化規(guī)律，安裝暖氣時(shí)暖氣片應(yīng)該靠近地面，暖氣周圍的空氣溫度高，空氣密度比較小，流向上方，使整個(gè)房間溫度比較高。2．如圖2所示，有一枚2022年北京冬奧會(huì)紀(jì)念幣，小明測(cè)量出它的質(zhì)量為150g，體積為17cm3，試判斷這枚紀(jì)念幣是不是金制作的？（已知金的密度為19.3g/cm3）【答案】不是金制作的。【解析】紀(jì)念幣的密度ρ=m/V＝150g/17cm3＝8.8g/cm3<ρ金。ρ紀(jì)念幣所以這枚紀(jì)念幣不是純金制作的?！敬鸢浮緽.【解析】嚴(yán)寒的冬天，室外的自來水管常會(huì)被凍裂，原因是水結(jié)冰后，質(zhì)量不變，m冰=m水，即ρ冰V冰=ρ水V水因?yàn)棣驯鸡阉訴冰＞V水，即密度變小，體積變大。所以選B。4.圖所示為體積和質(zhì)量都相等的銅、鐵、鋁的空心球（已知ρ銅>ρ鐵>ρ鋁）的示意圖，圖中白色部分表示各球的空心部分，請(qǐng)用筆線分別連接對(duì)應(yīng)的金屬球?！敬鸢浮坑覉D.【解析】因?yàn)殂~、鐵、鋁的質(zhì)量相等，且ρ銅>ρ鐵>ρ鋁，根據(jù)ρ=m/V可得，銅的實(shí)際體積最小，鋁的實(shí)際體積最大，又因?yàn)槿虻捏w積相等，因此銅球的空心部分體積最大，鋁球的空心部分最小，對(duì)應(yīng)連線如圖所示。5.社會(huì)生活中密度用途很廣，下列說法正確的是（）B．一杯牛奶喝掉一半后，質(zhì)量變小，密度變小 C．冬天戶外的水管容易凍裂，是由于水結(jié)冰后密度變大D．小蘭估測(cè)教室空氣的質(zhì)量，大約是25kg（空氣密度約為1.29kg/m3）【答案】A。【解析】A．拍攝影視劇中房屋倒塌砸傷人的鏡頭時(shí)，常選用密度很小的泡沫塑料做道具；該選項(xiàng)正確.B．一杯牛奶喝掉一半后，質(zhì)量變小，密度不變；該選項(xiàng)錯(cuò)誤. C．冬天戶外的水管容易凍裂，是由于水結(jié)冰后密度變小，體積變大，該選項(xiàng)錯(cuò)誤.D．先估算教室的體積約為V=10m×7m×4m=280m3空氣的密度為1.29kg/m3，近似取1千克/m3由公式ρ=m/V得m=ρV＝1kg/m3×280m3=280kg所以小蘭估測(cè)教室空氣的質(zhì)量，大約是25kg是錯(cuò)誤的.所以選A。6．室內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，受困人員應(yīng)采取彎腰甚至匍匐的姿勢(shì)撤離，以盡量減少有害氣體的吸入。這是因?yàn)槿紵a(chǎn)生的有害氣體（）A．溫度較低，密度較大 B．溫度較低，密度較小 C．溫度較高，密度較大D．溫度較高，密度較小【答案】D?！窘馕觥渴覂?nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，溫度較高，室內(nèi)有毒氣體體積膨脹，密度減小，有毒氣體漂浮在房間的上方。所以，為有效避免吸入有害氣體或被灼傷，受困人員應(yīng)采取彎腰甚至匍匐的姿勢(shì)撤離火場(chǎng)。答案D正確。7．在寒冷的冬天，裸露在室外的自來水管容易爆裂，其原因是水管中的水由液態(tài)變成固態(tài)時(shí)_______增大，把水管脹裂。事實(shí)表明，0～4℃的水“熱縮冷脹”，高于4℃的水“熱脹冷縮”，由此可知4℃水的______最大，所以封凍河面下較深河底的水溫保持_______，冰層下接觸冰的水溫度是______℃。【答案】體積；密度；4；0。【解析】0～4℃的水“熱縮冷脹”，高于4℃的水“熱脹冷縮”，由此可知4℃水的密度最大，封凍河面下較深河底的水溫保持4℃，冰層下接觸冰的水溫是0℃。8.課外科技活動(dòng)中，小麗等同學(xué)將一定質(zhì)量的水放在一個(gè)加蓋的量筒中，探究水的體積隨溫度變化的情況，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出體積V—溫度t圖像（如圖所示），請(qǐng)根據(jù)圖像中的信息回答問題。①用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言描述“水的體積隨溫度變化的情況”，__________；②在0℃～4℃間溫度升高，水的密度_______，超過4℃之后，溫度上升，水的密度________（變大/變小/不變）；③根據(jù)前面的探究可以發(fā)現(xiàn)，常用的液體溫度計(jì)不用水為測(cè)溫物質(zhì)的原因是________________；④小麗等同學(xué)在探究時(shí)，量筒里水的質(zhì)量為______g．（4℃時(shí)水的密度為1.0×103kg/m3）【答案】①先變小后變大；②變大，變??；③水在4℃以下出現(xiàn)反常膨脹現(xiàn)象；④104?！窘馕觥竣?℃時(shí)水的體積104cm3，密度為1×103kg/m3水的質(zhì)量m＝ρV＝1.0g/cm3×104cm3＝104g9．在加油站加油時(shí)，合格汽油的密度應(yīng)該為0.71×103kg/m3，如果汽油的成分中含重油偏大，就是不合格產(chǎn)品，重油的密度大于汽油的密度，不合格的汽油的密度會(huì)偏大。有的加油站通常使用密度瓶來檢驗(yàn)汽油的密度，如果密度瓶空瓶的質(zhì)量為120g，裝滿水后質(zhì)量為320g，若裝滿汽油質(zhì)量為266g，試判斷該汽油是否合格？【答案】汽油的密度0.73×103