資源簡介

6.2 密度（教學設計）
年級 八年級 授課時間
課題 6.2 密度
教學 目標 1. 探究同種物質的質量與體積的關系，體會利用比值不變反映的數量關系來定義物理量的方法。 2. 知道密度的定義、公式和單位，理解密度的物理意義。 3. 會查密度表。 4. 知道密度與溫度的關系，并能解釋簡單的與社會生活相關的密度問題。
教材 分析 密度是在學習了質量之后引入的一個新物理量，是這一章的核心內容。它在全章中起著承上啟下的作用，并為以后學習壓強和浮力等知識作鋪墊。課程標準要求通過實驗理解密度的概念。教材首先讓學生體會到體積相同的不同物質（如木塊、鋁塊、鐵塊）的質量不等，表明不同的物質在這方面的性質上存在差異。然后，讓學生進行“同種物質的質量和體積的關系”的探究。利用探究結果讓學生思考，同種物質的質量與體積成正比，其比值是一定的。物質不同，其比值一般也不同，這反映了物質的一種性質，從而引出密度的概念：由某種物質組成的物體的質量與它的體積之比叫作這種物質的密度。 通過本節教學應使學生掌握密度的概念、會查密度表、知道水的密度。讓學生掌握密度的概念是本節教學的重點，理解“密度是物質的一種性質”是本節的教學難點。教材是通過實驗引入密度的。因此，做好實驗是本節教學的關鍵。 在生活中，盡管學生對密度已有了一些相關的知識和經驗，如同樣大小（體積）的鐵棒比木棒要重、油比水輕……但是，物理學中的“密度”是表征物質性質的一個重要物理量，概念比較抽象，學生學習時往往感到難以理解，這一節也是初中物理教學的一個難點，應給予充分的重視。
學情分析 本章第一節已學過質量、質量的測量，學習速度時接觸過比值法定義物理量，小學學習過長度、體積的單位換算，這為密度知識的學習奠定了基礎。但初二年級學生第一次接觸密度這個抽象概念，對密度是物質的特性理解困難，因此根據初二年級學生對實驗及操作感興趣的特點，教學中要充分發揮實驗的教學功能，通過探究物質的質量與體積的關系，建立密度的概念。
教學重點 1．密度的概念； 2．用比值的方法定義密度的概念。
教學難點 理解“密度是物質的一種性質”。
教學 器材 托盤天平和砝碼；長方體鋁塊和銅塊各3個；用紙套包裹的體積相同（含有不同）的圓柱體鋁塊、銅塊多個。 多媒體ppt，包含視頻：《探究同種物質的質量與體積的關系》、《溫度與密度》。
教學過程
教師活動 學生活動
導入新課 長度和橫截面積都相同的鋁柱和鋼柱，哪個質量大 如果它們的體積很大，質量不便直接測量，我們如何間接地得到它們的質量呢 鋁柱 思考問題，進入情境。
學習新課 一、物質的質量與體積的關系 1. 提出問題 【展示并提出問題】在講臺上擺放幾組由不同物質組成的物體（如鋁塊和銅塊、水和酒精、鹽水和糖水、木頭和海綿等），請學生進行分辨，并說明判斷方法。 根據物質的顏色、氣味、味道、軟硬程度等性質可以分辨不同的物質，這些性質常常是某種物質所特有的。事實上，我們分辨不同的物質，就是利用了它們所具有的某些性質。 【繼續展示并提問】你能分辨出來嗎？ （1）兩塊用紙套包裹的體積相等的銅塊、鋁塊； （2）兩塊用紙套包裹的質量相等的銅塊、鋁塊； （3）兩塊用紙套包裹的體積、質量都不相等的銅塊、鋁塊。 體積、質量都不相等的銅塊、鋁塊 【總結引入】此時既不能僅通過比較質量來分辨，也不能僅通過比較體積來分辨。究竟通過比較什么能夠分辨出銅塊和鋁塊呢？這正是我們探究的問題。 2. 猜想 既然單純比較質量或體積不能分辨它們，那么通過尋找質量和體積的關系，也許能找到一種方法…… 3. 實驗設計 （1）取幾個不同體積的長方體鋁塊，用天平分別測量它們的質量，用刻度尺分別測量長、寬、高，計算出它們的體積。 （2）取幾個不同體積的長方體鐵塊，用天平分別測量它們的質量，用刻度尺分別測量長、寬、高，計算出它們的體積。 （3）通過比較、分析，尋找這些數據中包含的規律。 （4）實驗器材： 天平、砝碼、刻度尺、體積不同的鋁塊和鐵塊。 4. 進行實驗 （1）調節天平平衡； （2）用天平分別稱量不同體積的鋁塊（鐵塊）的質量，記入表格； （3）用刻度尺測量鋁塊（鐵塊）的邊長，計算出他們的體積記入表格。 （4）實驗數據： 5. 分析論證 【提出問題】①比較不同的鋁塊，它們的質量跟體積有什么關系？不同的鋁塊有什么相同點？ ②比較不同的鐵塊，它們的質量跟體積有什么關系？不同的鐵塊有什么相同點？ （1）根據表格數據分析 ①從測量數據上看，會得到同種物質的體積增加了多少倍，它的質量也增加了相同的倍數，即“同種物質的質量與它的體積成正比”。 ②分別計算每個鋁塊、鐵塊質量與體積的比值，可得出：物質相同，質量跟體積的比值相同；物質不同，質量跟體積的比值不同。質量跟體積的比值m/V與物質的種類有關。 （2）用圖象來處理數據 ①畫出鋁塊和鐵塊的m-V圖像 以體積V為橫坐標，以質量m為縱坐標，在坐標系中再加上一個m=0，V=0的點，根據表中數據畫出鋁塊和鐵塊的m-V圖像。 ②分析圖像（以鋁為例） 由圖象可看出同種物質的質量與體積的關系是一條過原點的傾斜直線，說明同種物質的質量與體積成正比。其一般式為m=kV，代入一組（m，V）數據，即可算出k=2.7g/cm3（鋁塊），k=7.9g/cm3（鐵塊）。 （3）實驗結論 同種物質的質量與體積成正比，質量與體積的比值m/V是一個恒量。對于不同物質，這個比值一般不同，說明這個比值反映的是物質的某種特性。 （4）引出密度概念 通過比較質量跟體積的比值可以分辨不同的物質，它反映了物質的一種性質，在物理學中就用密度表示物質的這種性質。 物體的質量與它的體積之比叫作這種物質的密度。 【播放視頻】——《探究“同種物質的質量與體積的關系”》 6. 評估與交流 （1）為便于比較，實驗中最好選用體積相同的鐵塊和鋁塊。 （2）在實驗中，天平調節平衡后就不能再調節平衡螺母。 （3）描點作圖時，由于體積為0時，質量也為0，因此根據m=0和V=0，也可以作出一個點。 （4）實驗中需要多次測量的目的：避免實驗的偶然性，從而使實驗結論更具有普遍性。 【例題1】如圖為探究甲、乙兩種物質組成物體的質量跟體積的關系時作出的圖象。以下分析正確的是（　A　） A．甲物質組成物體的質量跟體積的比值比乙物質的大 B．甲物質組成物體的質量跟體積的比值比乙物質的小 C．同種物質組成物體的質量跟體積的比值是不同的 D．不同物質組成物體的質量跟體積的比值是相同的 【詳解】AB．由圖像可知，物體的質量與體積成線性關系，且圖像過原點，說明物體的質量與體積成正比，在體積相同時，甲物體的質量大于乙物體的質量，由此可以判斷甲物體的質量與體積的比值大于乙物體質量與體積的比值，即甲物體密度大于乙物體密度，故A正確，B錯誤； CD．物理學中，某種物質質量與其體積之比叫做這種物質的密度，密度是物質本身的一種特性，同種物質的質量與體積之比是相同的，不同物質組成的物體的質量與其體積的比值一般是不同的，故CD錯誤。 故選A。 【例題2】為了探究物質質量和體積的關系，某同學用甲、乙兩種物質做實驗，實驗數據如下表，請回答下列問題： 實驗 序號甲乙體積（cm3）質量（g）體積（cm3）質量（g）110.05.010.010.0220.010.020.020.0330.015.030.030.0440.020.040.040.0
（1）請在圖示的坐標中，描繪甲物質的質量隨體積變化的圖線； （2）實驗中多次改變兩種物質的質量，其目的是 （填“尋找普遍規律”或“減小實驗誤差”）； （3）分析表中數據可知，同種物質的不同物體其質量與體積的比值 ，不同物質的物體其質量與體積的比值 。（填“相同”或“不同”） 【答案】 見解析 尋找普遍規律 相同 不同 【詳解】（1）由表格中每組對應的質量和體積的數據在坐標中描出各點，再用線將各點相連，作圖如下： （2）實驗中多次改變兩種物質的質量，可避免實驗的偶然性，尋找普遍規律。 （3）由表格數據知，甲的每組數據中，質量與體積的比值0.5，乙的每組數據中，質量與體積的比值為1，所以同種物質的不同物體其質量與體積的比值相同，不同物質的物體其質量與體積的比值不同。 進行分辨并說出判斷方法。 小組進行交流討論，代表回答分辨或不能分辨的理由。 進行猜想，進入主題。 小組進行討論，設計實驗方案，并進行展示交流。 根據方案進行實驗，并記錄數據。 各小組根據數據進行分析論證，歸納出結論。 畫出鋁塊和鐵塊的m-V圖像，用圖像處理數據，歸納得出結論。 觀看視頻，進一步理解探究的過程。 做例題1，會用圖像分析物體的質量跟體積的關系。 做例題2，知道探究物體的質量與體積的關系這一實驗過程，會分析實驗數據，歸納結論。
學習新課 二、密度 根據上面的探究結論，給出密度的概念并講解。 1．密度的定義：某種物質組成的物體的質量與它的體積之比叫作這種物質的密度，符號為ρ。 2. 密度的公式： 密度＝ ρ＝ （1）公式中物理量的意義及單位 m 表示質量，單位為千克（kg） V 表示體積，單位米3（m3） ρ 表示密度，單位千克/米3（ kg/m3 ） （2） 變形公式： 質量 m= ρV 體積 V=m/ρ （3）對密度公式 的理解 ①密度是物質的一種特性，同種物質在一定狀態下，密度是一個定值，與物體的質量、體積無關。不能認為與質量成正比，與體積成反比。 ②同種物質組成的物體，其質量與體積成正比。即
③不同物質組成的物體，在體積相同時，其質量與密度成正比。即
④不同物質組成的物體，在質量相同時，其體積與密度成反比。即
3. 密度的單位 （1）基本單位：千克/米3 （kg/m3） m單位用kg、V單位用m3時，則ρ的單位是kg/m3. （2）常用單位： 克/厘米3 （g/cm3）。 m單位用g、V單位用cm3時，ρ的單位是g/cm3. （3）單位換算 1g/cm3=103kg/m3 換算過程： 1g/cm3= =103kg/m3 4. 密度的物理意義 密度是物質的一種特性，它表示單位體積的某種物質的質量，如水的密度為1.0×103kg/m3，表示體積為1m3的水的質量為103kg。 5. 對密度是物質的特性的理解 （1）每種物質都有它確定的密度，同種物質，密度是不變的，與物體的質量、體積、形狀、運動狀態等無關。 （2）密度與物質的種類有關，不同物質的密度一般是不同的。 （3）密度與物質的溫度和狀態有關。 ①同種物質的密度受溫度變化的影響。物質在溫度變化時，體積發生改變（如熱脹冷縮），而質量不變，因此物質的密度會改變。 ②物質發生物態變化時，質量不變，但體積會變化，所以密度也隨之變化。 例如水結冰后，密度變小（0.9g/cm3）。 6. 常見固體、液體、氣體的密度值 充分利用教材中的密度表，讓學生查閱密度表，提出以下問題： ①表中固體、液體和氣體中密度最大、最小的各是什么物質 有沒有密度相同的物質 有哪些 ②水的密度是多少 冰的密度是多少 同種物質的密度與物態有關嗎 （1）一些固體的密度（常溫常壓） （2）一些液體的密度（常溫常壓） （3）一些氣體的密度（0℃，標準大氣壓） （4）由密度表可得出如下結論： ①物質的密度值都是有條件的。如“常溫常壓”、“0℃，標準大氣壓” 等，若這些條件（溫度，壓強）改變，密度也會變化。 ②通常情況下，不同物質的密度是不同的。大部分固體的密度較大，液體的密度次之，氣體的密度最小。但也有例外，如水銀的密度為13.6×103kg/m3，比許多固體的密度都大，油類的密度一般比水的密度小；氫氣是密度最小的氣體等。 ③密度相同的不一定是同種物質，如常溫常壓下冰和蠟的密度相同，煤油和酒精的密度相同。 【例題3】關于質量和密度，下列敘述正確的是（　C　） A．氧氣瓶中的氧氣用去一半后，其密度不變 B．水結成冰后，密度不變 C．從地球帶到太空的食品，質量不變 D．一瓶礦泉水被喝掉一半后，剩余礦泉水的密度變小 【解析】A．氧氣瓶的容積不變，當瓶內氧氣用去一半后，體積不變，質量減半，由ρ=m/V可知，瓶內氧氣的密度變為原來的一半，故A錯誤； B．質量是物體本身的屬性，水結成冰后，只是物質的狀態變化，質量不變，體積變大，ρ=m/V可知，ρ變小，故B錯誤； C．從地球帶到太空中的食品，只是位置發生了變化，組成食品的物質多少沒有變化，所以質量不變，故C正確； D．密度是物質的一種特性，與物體的質量、體積無關，故一瓶礦泉水被喝掉一半后，剩余礦泉水的密度不變，故D錯誤。 故選C。 【例題4】如表給出了部分物質在常溫、常壓下的密度，根據表格中的信息，下列說法正確的是（　　） 物質酒精水干松木密度（kg/m3）0.8×1031.0×1030.5×103物質冰銅鉛密度（kg/m3）0.9×1038.9×10311.3×103
A．固體的密度都比液體的密度大 B．相同質量的實心銅球和鉛球，銅球更小些 C．能裝下1kg酒精的塑料瓶，裝不下1kg水 D．同種物質的密度不一定相同 【答案】D 【解析】A．由表格數據可知，干松木的密度小于水的密度，因此固體的密度不一定比液體的密度大，故A錯誤； B．由表格數據可知，鉛的密度大于銅的密度，由V=m /ρ可知，質量相同的實心銅球和鉛球相比，銅球的體積更大，故B錯誤； C．由表格數據可知，水的密度大于酒精的密度，由V=m /ρ可知，質量相同的水和酒精相比，酒精的體積更大，所以能裝下1kg酒精的塑料瓶，能裝下1kg水，故C錯誤； D．由表格數據可知，冰的密度小于水的密度，冰、水屬于同種物質，所以同種物質的密度不一定相同，故D正確。 故選D。 【例題5】已知鋁棒的直徑d為0.1 m，長l為2.5m，鋁棒的質量是多少 【解析】鋁棒的體積 V＝πr2l=3.14×（0.05 m）2×2.5 m＝0.02 m3 根據公式 ，有 m鋁＝ρ鋁V＝2.7×103 kg/m3×0.02m3＝54 kg 鋁棒的質量是54kg。 根據探究結論建立密度的概念。 知道密度的概念，知道密度的公式及其各物理量的意義。 理解并會應用密度公式。 知道密度單位及其換算，會讀、會寫。 理解密度是物質的特性。知道密度的影響因素是溫度和狀態。 閱讀課本第148頁，查閱密度表，觀察固體、液體及氣體的密度值，回答問題。 交流討論，通過閱讀密度表所發現的一些規律。 小組進行討論，代表回答。 做例題3并解析，理解密度是物質的一種特性。 做例題4并解析，綜合應用密度知識分析有關問題。 做例題5并解析，會應用密度知識計算物體的質量。
學習新課 三、溫度與密度 1. 密度與溫度的關系 （1）氣體密度與溫度的關系 氣體的密度受溫度的影響較大。一定質量的氣體，當其溫度升高時，密度變小；當其溫度降低時，密度變大。 （2）熱脹冷縮 自然界中的絕大多數物質都有溫度升高時體積變大，溫度降低時體積變小的性質，物質的這種性質可簡稱為“熱脹冷縮”。在我們常見的物質中，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。 （3）冬天自來水管被凍裂的原因 從密度表中，我們可以查到冰的密度比水的密度小，水凍成冰后，因為質量不變，根據V=m/ρ可知，體積增大，所以就把水管脹裂了。 2. 水的反常膨脹現象 （1）水的熱膨脹規律 分析圖3所示圖像可知，4℃以上的水是熱脹冷縮，而0℃～4℃的水是熱縮冷脹，把這種現象稱為反常膨脹。 圖3 水的體積-溫度圖像 圖4 水的密度--溫度圖像 （2）水的密度與溫度的關系 分析圖3所示圖像，水在溫度4℃時體積最小，由可知，其密度最大。溫度高于4℃時，隨著水溫的升高，密度越來越小；溫度低于4℃時，隨著溫度的降低，水的密度也越來越小（如圖4所示）。 結論：在溫度為4℃時，水的密度最大。 （3）與水的反常膨脹有關的現象 ①水在4℃時的密度最大，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℃時的密度最大，體積最小，所以儲存或運輸在溫度為4℃時最安全的。 【播放視頻】——《溫度對密度的影響》 【例題6】氣體受熱會膨脹，家里的空調一般將風口安裝在房間里靠近天花板的位置，這是因為房間的空氣遇冷后，密度變_____（選填“大”或“小”），從而向下運動；但水卻有反常膨脹的特性，如圖所示是水的密度在0~8℃范圍內隨溫度變化的曲線。根據圖像可知，在0~4℃之間，水具有_______（選填“熱脹冷縮”或“熱縮冷脹”）的性質，4℃時水的密度最_____，因為水的這一性質，從而保護了水底生物的安全。 【答案】大 熱縮冷脹 大 【詳解】氣體受熱會膨脹，家里的空調一般將風口安裝在房間里靠近天花板的位置，這是因為房間的空氣遇冷后，體積收縮，質量不變，密度變大，從而向下運動。 由圖像可知，在0~4℃之間，溫度越高，密度越大，而質量不變，由ρ=m/V得，水的體積變小，說明水具有熱縮冷脹的性質。由圖得，4℃時水的密度最大。 閱讀課本第149頁《科學世界》中“溫度與密度”。 知道密度與溫度的關系。 分析水管被凍裂的原因。 分析水的熱膨脹規律，知道0 4℃的水是“熱縮冷脹”。 舉出與水的反常膨脹有關的實例。 做例題6，知道0 4℃的水是“熱縮冷脹”，會分析有關現象。
課 堂 練 習 課 堂 練 習 1. 盛夏天氣炎熱，小華將奶茶喝掉一半后蓋上蓋子放入冰箱，一段時間后，她拿出奶茶，發現奶茶全結成冰，請問奶茶結冰前后不變的物理量是（　　） A．質量 B．體積 C．密度 D．狀態 【答案】A。 【解析】盛夏天氣炎熱，奶茶的開始溫度為室溫，放入冰箱一段時間后，溫度要降低很多，結冰后，狀態改變，體積變大，而所含物質的多少沒有變化，即質量不變，密度變小，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。 2. “天問一號”火星探測器和火星車都使用了一種新型材料——納米氣凝膠，能在“極熱”和“極寒”兩種嚴酷環境下，保證工作平臺正常工作不受環境溫度影響。同時這種材料具有超輕特性，它的質量大約只有同體積水的質量的 1/66，極大地減輕了火星車的負擔，讓它運動更靈活。納米氣凝膠具有極輕特性，是指它的（　　） A．質量小 B．密度小 C．重力小 D．體積小 【答案】B。 【解析】納米氣凝膠具有超輕特性，是指其密度小，相同體積的納米氣凝膠和其他物質相比，納米氣凝膠的質量小，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。 3. 冬天氣溫在0℃以下時，裸露的自來水管常會被凍裂，這是由于（ ） A．氣溫降低后，水管的容積收縮，盛不下管內的水 B．水在4℃時密度最大，氣溫降低后管中水的體積反而膨脹 C．管中水結冰后不能流動，而相同質量的冰的體積比水的體積大 D．氣溫降低后，水管收縮受阻而產生的破壞作用 【答案】C. 【解析】冬天氣溫在0℃以下時，裸露的自來水管里面的水不能流動，自來水結冰時，因水結冰后質量不變，密度減小，所以體積會變大，導致水管被冰撐壞，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。 4．如圖所示是甲、乙兩種物質的質量m與體積V的關系圖像，由圖像可知，甲、乙兩種物質的密度ρ甲、ρ乙和水的密度ρ水之間的關系是（ ） A．ρ乙＞ρ水＞ρ甲 B．ρ乙＞ρ甲＞ρ水 C．ρ甲＞ρ水＝ρ乙 D．ρ水＝ρ甲＞ρ乙 【答案】D 【分析】本題是圖像題，從甲、乙兩物質的圖像可以看出其質量和體積的關系，再由圖像中的數據可計算出它們的密度值．然后比較即可得出結論． 【解析】從圖像中我們可以看到：甲、乙兩種物質的質量與體積比值都是一條直線，是正比例函數，因此質量與體積成正比。 由圖中的數據 ρ甲== =1g/cm3=ρ水 ρ乙== =0.5g/cm3。 由計算可知，ρ水=ρ甲>ρ乙。故選D。 5. 如圖，冰墩墩是2022年北京冬季奧運會的吉祥物。它將熊貓形象與富有超能量的冰晶外殼相結合，頭部外殼造型取自冰雪運動頭盔，裝飾彩色光環，整體形象酷似航天員。若測得某個實心陶瓷冰墩墩紀念品質量為120g。（查閱資料已知：ρ陶瓷=2g/cm3，ρ玻璃=2.5g/cm3） （1）該“冰墩墩”所用陶瓷的體積為多少？ （2）若用玻璃打造一個實心的外形相同的“冰墩墩”紀念品，則玻璃冰墩墩的質量是多少？ 【答案】（1）60cm3；（2）150g 【解析】（1）根據密度公式知，該“冰墩墩”所用陶瓷的體積為 （2）實心玻璃冰墩墩的質量為 6．為了研究物質的某種物理屬性，同學們找來大小不同的蠟塊和大小不同的干松木做實驗，得到的數據如表所示。 實驗序號蠟塊干松木體積V/cm3質量m/g體積V/cm3質量m/g①109105②20182010③30273015④40364020
（1）請在圖中分別畫出蠟塊和干松木質量隨體積變化的圖像 。（要標明蠟塊和干松木） （2）根據圖像分析可知：同種物質的不同物體，質量與體積的比值是 （選填“相等”或“不相等”）的；不同物質的物體，質量與體積的比值一般是 （選填“相等”或“不相等”）的。 【答案】（1） 見解析；（2）相等，不相等。 【詳解】（1）根據表格中的數據描點、連線作出蠟塊和干松木的質量隨體積變化的圖像，如圖所示： （2）根據圖像分析可知 同種物質的不同物體，質量與體積的比值是相等的；不同物質的物體，質量與體積的比值一般是不相等的。
板書 設 計 6.2 密度 一、同種物質的質量與體積的關系 同種物質的質量與體積成正比，質量與體積的比值m/V是一個恒量。對于不同物質，這個比值一般不同，說明這個比值反映的是物質的某種特性。 二、密度 1. 定義：某種物質組成物體的質量與它的體積之比叫做這種物質的密度。 2. 公式：密度＝ ρ＝ 3. 密度是物質的一種特性。同種物質，密度不變；不同種物質，密度一般不同。 4. 單位：由質量和體積的單位組成的。 國際單位：kg/m3或kg·m-3 常用單位：g/cm3或g·cm-3 單位換算： 1 g/cm 3 =103 kg/m3 三、溫度與密度 1. 密度與溫度的關系：溫度能夠改變物質的密度。 2. 水的反常膨脹現象：水在4℃時密度最大；0 4℃的水是“熱縮冷脹”。
課 堂 小 結 第2節 密度
作 業

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