資源簡介

6.4 密度的應用（教學設計）
年級 八年級 授課時間
課題 6.4 密度的應用
教學 目標 1. 正確理解密度是物質的一種特性，能運用密度鑒別物質。 2. 能聯系實際運用密度公式進行計算，會計算不能直接測量的物體的質量或不能直接測量的物體的體積。 3. 通過學習密度知識的應用，認識到物理理論在解決實際問題中的重要作用。
教材 分析 在學習了密度概念及其測量的基礎上，本節讓學生進一步學習如何利用密度知識來解決實際問題。 用密度鑒別物質是密度知識的一個重要應用。教材通過分析一個實心鉛球是否是純鉛制造的問題，給出了用密度鑒別物質的方法。教材還進一步介紹了密度知識在生產和生活中的其他廣泛應用，以此引導學生重視密度與社會生活的聯系。 不同的材料，因為物理性質不同，在生活中有不同的應用。教材在《科學·技術·社會·環境》“材料與社會發展”中簡單提到了一些材料的屬性，展現了材料科學對社會發展的促進作用。
學情分析 學生在此之前已經學習了密度及其測量，對于密度的計算以及公式的變形都能很好的掌握，但是對于密度在生活中的一些應用還不能很好理解。 在《科學·技術·社會·環境》“材料與社會發展”中提到的一些材料的屬性，學生有的接觸到（如手機屏幕），有的沒有接觸到，也不能全面理解。 因此，在教學中，盡量通過大量的生活場景、事例進行講解，讓學生從生活走向物理，從物理走向社會，體驗密度知識的應用。
教學重點 密度知識的應用。
教學難點 密度知識的應用。
教學器材 多媒體ppt，包含視頻：《溫度與物質鑒別》。
教學過程
教師活動 學生活動
導入新課 矗立在天安門廣場的人民英雄紀念碑，碑身高37.94 m，由413塊花崗巖石塊砌成。碑心石由一整塊花崗巖經多次加工而成，當這塊花崗巖被加工成長14.7 m、寬2.9 m、厚1.0 m的長方體巨石時，它的質量約為多少 思考問題，進入情境。
學習新課 一、利用密度求出質量 【提出問題】如上面《導入新課》所述問題，怎樣求出不易直接稱量質量的龐大物體的質量？ 【共同分析】根據密度公式ρ=m /V，可以推導出m=ρV。物體的質量等于它的密度與體積的乘積。 因此，知道了物體的體積，查出組成物質的密度，就可以算出物體的質量。對于不易直接稱量質量的龐大物體，這種辦法很方便。 【例題1】矗立在天安門廣場的人民英雄紀念碑碑身高37.94 m，由413塊花崗巖石塊砌成。碑心石是一塊整的花崗巖，長14.7m、寬2.9m、厚1.0m，它的質量約為多少 【分析】碑心巨石的質量不能直接稱量。如果從密度表中查出花崗巖的密度，再用密度乘以碑心石的體積，就能得到碑心石的質量。 【解析】碑心石的長、寬、厚l1、l2、l3已經給出，碑心石的體積： V＝l1l2l3＝14.7 m×2.9 m×1.0 m＝42.6 m3 查表，取花崗巖的密度 ρ＝2.8×103 kg/m3 由公式ρ=m/V 得到 m＝ρV 把數值代入，可以得到碑心石的質量約為 m＝ρV＝2.8×103 kg/m3×42.6 m3＝119.3×103 kg＝119.3 t 此題告訴我們，我們可以用密度的知識計算不便稱量的物體的質量。 思考并回答問題，知道利用密度求出質量的原理。 通過例題1，知道利用密度求出質量的具體方法。
學習新課 二、利用密度求出體積 【提出問題】對于形狀不規則或不便于直接測量體積的物體，怎樣求出它的體積？ 【分析】根據密度公式ρ=m /V，可以推導出公式V=m /ρ。利用這個公式，知道了物體的質量，查出組成物質的密度，就可以算出物體的體積。 對于形狀不規則或不便于直接測量體積的物體，這是一種很方便的求體積的辦法。 【例題2】修繕某文物需要使用厚度為0.15μm的金箔，這種金箔主要由黃金制成。假設沒有損耗，那么10g的黃金能修繕多大面積 【答案】3.5m2。 【解析】查表，黃金的密度 ρ＝19.3×103kg/m3 代入公式，可以得到10g黃金的體積 由于所用金箔的厚度d=0.15μm，則能修繕的面積 【例題3】在學習了密度的知識后，小明和班上的同學想探究一張木制課桌的體積，于是他們用臺秤測出了一張課桌的質量為14.4kg，到木工房找了一小塊和課桌材質相同的木塊作樣本，用天平測出小木塊的質量為32.4g，用量筒測出小木塊的體積為45cm3。則： （1）小木塊的密度為多少 （2）木制課桌的體積為多少 【答案】（1）；（2）0.02m2。 【解析】（1）小木塊的質量為m1=32.4g，小木塊的體積為V1=45cm3，小木塊的密度為 （2）課桌的質量為m2=14.4kg，木制課桌的體積為: 思考并回答問題，知道利用密度求出體積的原理。 通過例題2與3，知道利用密度求出體積的具體方法。
學習新課 三、利用密度鑒別物質 1. 鑒別物質的種類 【提出問題】如何鑒別一枚金牌是不是用純金做成的 【分析】物質的密度是物質的特性，同種物質密度是相同的，不同物質的密度一般是不同的。所以可用密度鑒別物質。 先根據ρ=m/V測出物質的密度值，再查密度表確定是哪種物質，運用密度值即可鑒別商品真偽。如果測量值和理論值吻合，材料可能為真，不吻合則說明材料有假。 【例題4】體育鍛煉用的一個實心“鉛球”的質量是4kg，經測量知道它的體積是0.57dm3。這個球是用純鉛制造的嗎 【答案】不是。 【解析】要想知道制造鉛球的材料是否為純鉛，可以先求出它的密度，再與純鉛的密度進行比較。 此鉛球的密度 查表可知鉛的密度是，可見這個鉛球不是純鉛制成的。 【想想議議】用密度鑒別物質，這種鑒別方法是不是絕對可靠？ 【分析】不同物質的密度可以是相同的，例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3。在知道密度的基礎上，通過對兩者氣味的比較，可以鑒別酒精和煤油。一些混合物的密度和一些物質的密度相等。要準確的鑒別物質，既要看密度，還要看顏色、氣味、硬度等，常常需要多種方法并用。 2. 密度在社會生活中的一些應用 （1）商業中鑒別牛奶的質量、酒的品質。 （2）測量密度，確定礦藏種類。 勘探隊員在野外勘探時，通過采集的樣品的密度等信息，可以確定礦藏的種類及經濟價值。 （3）根據密度，鑒別產品優劣。 例如用鹽水選種，把種子放到鹽水里，飽滿的種子因為密度大而沉到鹽水底。癟殼和雜草的種子因為密度小而浮在鹽水表面。 （4）根據密度大小選擇合適的材料。 根據m=ρV可知，在體積相同時，密度越小，質量越小，密度越大，質量越大。 【提出問題】 ①交通工具、航空器材中，為什么常采用高強度、低密度的合金、玻璃鋼等復合材料？ ②機器底座、壓路機的滾筒都比較重，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，常采用高強度、低密度的合金、玻璃鋼等復合材料，可以減小自身的質量。機器底座的作用是為了增加穩度，壓路機的滾筒是對路面的壓力大。這些情況下，要求它們的質量大一些，所以人們就常常選用堅固、密度大的材料來制作。 飛機采用高強度、低密度材料 壓路機滾筒 ③拍攝影視劇中房屋倒塌砸傷人的特技鏡頭時，要求道具的質量要小，人們常選用密度很小的泡沫塑料做道具。 在產品包裝中，常采用密度很小的泡沫塑料作填充物，減小質量，同時起到防震作用，便于運輸，價格低廉。 【播放視頻】——《密度與物質鑒別》 【例題5】如圖所示是我國自行研制的C919大型噴氣客機。工程師將一質量是將一質量是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量為____kg。可見，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；質量。 【解析】該零件的體積是 V＝==1×10-3 m3 鋰合合制成的新零件質量為 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量。 【例題6】如圖所示是一把宜興茶壺。小明同學想知道茶壺這種材料的密度，于是他用天平測出壺蓋的質量為44. 4g，再把壺蓋放入裝滿水的溢水杯中，并測得溢出水的質量是14. 8g。（已知茶壺材料是實心的不浸水） （1）溢出水的體積是多少？ （2）請你幫小明算出這種材料的密度是多少？ （3）若測得整個空茶壺的質量為159g，則該茶壺所用材料的體積為多大？ 【答案】（1） （2）3×10-3kg/m3；（3）53。 【解析】（1）溢出水的體積即為壺蓋的體積 （2）這種材料的密度是 （3）該茶壺所用材料的體積為 3. 材料與社會發展 （1）材料的物理性質 我們周圍的生活用品是由各種材料制成的：金屬、陶瓷、玻璃、塑料，等等。一般來說，不同的材料具有不同的物理性質。除密度不同外，材料的導電性、磁性、彈性、硬度、延展性等也往往各不相同。在生產生活中，人們利用各種材料的特性，設計出所需的物品。 某一種新材料的問世及其應用，往往會引起人類社會的重大變革。 （2）材料的發展歷程 在舊石器時代，人類通過簡單加工獲得石器，用來狩獵，維持生存。隨著石器加工制作水平的提高，人類社會進入了新石器時代，出現了原始手工業，如制陶和紡織。青銅器的出現大大促進了農業和手工業的發展。青銅是由銅、錫等元素組成的合金，它的熔點低、硬度高、耐用性強。 我國是世界上冶鐵業出現較早的國家之一。春秋戰國時代，由鐵制作的農具、手工工具及各種兵器得以廣泛應用。鐵器時代的到來，大大促進了社會的發展。隨著鋼鐵、水泥等材料的出現和廣泛應用，人類社會從農業和手工業社會進入了工業社會：隨著我國工業技術的發展，目前，我國自主研發的“手撕鋼”比紙還要薄，被不斷應用到許多高新技術領域。 百煉鋼做成了繞指柔 氣凝膠 （3）新材料——氣凝膠 20世紀，各種新材料層出不窮。例如，氣凝膠是當今世界上密度最小的固體。這種新材料具有隔熱、耐高溫等性能，在新能源汽車、航空航天等領域有多種用途。而半導體等新材料的出現和廣泛應用，則把人類社會由工業社會推向信息社會。基于材料對社會發展的作用，人們將信息、能源和材料并列為現代文明的三大支柱。在這三大支柱中，材料又是能源和信息的基礎。 【例題7】氣凝膠是一種很輕的固體，如圖所示。它是將硅膠快速萃取水分，隨后與二氧化碳替換而成，其99%的成分是由氣體組成的。氣凝膠能經受超過1300℃的高溫；18mm厚的一層氣凝膠足以保護宇航員抵御零下130℃的低溫；氣凝膠又被稱為“最佳海綿”，可以完全吸收水中的污染物質。下列說法錯誤的是（　　） A．氣凝膠的隔熱性較差 B．氣凝膠的密度很小 C．氣凝膠能耐高溫 D．氣凝膠可用來凈化水 【答案】A 【詳解】A．由題目中“抵御零下130℃的低溫”可知，其隔熱性能很好，故A錯誤，符合題意； B．由“氣凝膠是一種很輕的固體”“其99%的成分是由氣體組成的”可知其密度很小，故B正確，不符合題意； C．由“能經受超過1300℃的高溫”可知其耐高溫，故C正確，不符題意； D．由“可完全吸收水中的污染物質”可知其可用來凈化水，故D正確，不符合題意。 故選A。 思考并回答問題，知道鑒別物質種類的原理。 通過例題4，知道利用密度鑒別物質的具體方法。 思考討論并回答。知道鑒別物質時，常常需要多種方法并用。 知道密度在社會生活中的一些應用。在解決實際問題中的重要作用。 思考并回答2個問題。感受密度知識在社會生活中的應用。 做題并進行解析，加深理解密度知識在社會生活中的應用。 閱讀課本第157頁，了解材料對社會發展的促進作用。 以氣凝膠為例，介紹新材料的一些物理屬性。 做例題7，知道新材料的一些物理屬性。
課 堂 練 習 課 堂 練 習 1. 密度是物質的重要特性，利用密度可以鑒別物質，但對物質的鑒別，我們還可以應用其他科學知識，做進一步的鑒定。從密度表上我們知道，一些不同物質的密度是相同的。例如，酒精和煤油都是液體，它們的密度都是0.8×103kg/m3。下列關于鑒別物質的方法中不正確的是（　　） A．通過它們的氣味不同鑒別 B．通過它們的顏色、透明度鑒別 C．通過它們能否燃燒、硬度等性質的差異鑒別 D．通過它們的質量大小鑒別 【答案】D。 【解析】ABC. 通過物質的氣味不同；通過它們的顏色、透明度；通過它們能否燃燒、硬度等性質的差異都可以鑒別物質。 D. 通過它們的質量大小不能鑒別。 故選D. 2. 如圖所示，為冬奧會的金、銀、銅牌，三種獎牌的設計均以中國古代玉石同心圓玉璧為基礎，圓環代表著奧林匹克精神以及團結，他們的形狀、大小及花紋等完全一致。獎牌雖不是純金屬制成，但可以通過一些方法鑒別獎牌的種類，下列措施中合理的是（　　） A．觀察金牌的顏色 B．測量金牌的質量 C．測量金牌的體積 D．測量金牌的密度 【答案】D。 【解析】ABC．不同物質可能有相同的顏色、質量和體積，所以不能通過觀察金牌的顏色、測量金牌的質量和測量金牌的體積來鑒別金牌的種類；ABC錯誤，不符題意； D．不同物質的密度一般不同，利用物質的密度可以鑒別物質，所以可以通過測量金牌的密度，然后與相應的物質的密度對比，以確定金牌是哪一種物質；故D正確，符合題意。 故選D. 3. 我國浙江大學研制出了一種超輕氣凝膠——“全碳氣凝膠”。刷新了目前世界上最輕材料的紀錄。其內部由碳納米管和石墨稀共同支撐起無數個孔隙，充斥著空氣，因此極為輕盈，密度僅為0.16×10 3g/cm3，合 kg/m3。如圖所示，由氣凝膠制成約8cm3的“碳海綿”亭亭玉立地靜止在桃花的花蕊上，這塊“碳海綿”的質量為 g。 【答案】0.16；1.28×10 3 【解析】因為1 g/cm3=103kg/m3 所以 0.16×10 3 g/cm3=0.16kg/m3 這塊“碳海綿”的質量為 m=ρV=0.16×10 3g/cm3×8 cm3=1.28×10-3 g 4．物理知識與生活聯系非常緊密，下列關于密度的一些說法正確的是（　　） A．1kg水和1kg冰的密度相同 B．可以利用密度來鑒別物質，因為不同物質的密度一定不同 C．發生火災時，受困人員常采取彎腰腿至爬行的姿勢撒離，這是因為含有有害物質的空氣溫度較高，密度較小，大量聚集在房間的上方 D．為減輕質量，航空器材常采用強度高、密度大的合金或新型合成材料 【答案】C 【解析】A．1kg水和1kg冰的質量相同，但是水凝固成冰后體積增大，根據ρ=m/V可知，冰的密度變小，故A錯誤； B．不同物質的密度一般不同，所以可以利用密度來鑒別物質，但也有個別密度相同的不同物質，例如酒精和煤油密度相同，故B錯誤； C．發生火災時，溫度較高，室內有毒氣體體積膨脹，密度減小，根據物體的浮沉條件，密度小的有毒氣體大量聚集在房間的上方，所以為了避免吸入有毒氣體，受困人員應該采取彎腰腿至爬行的姿勢撒離火場，故C正確； D．航空器材的體積一定，由m=ρV可知，材料的密度越小，航空器材的質量越小，所以航空器材常采用強度高、密度小的合金或新型合成材料制造，D錯誤。 所以選C。 5. 在加油站加油時，合格汽油的密度應該為0.71×103 kg/m3，如果汽油的成分中含重油偏大，就是不合格產品，重油的密度大于汽油的密度，不合格的汽油的密度會偏大。有的加油站通常使用密度瓶來檢驗汽油的密度，如果密度瓶空瓶的質量為120 g，裝滿水后質量為320 g，若裝滿汽油質量為266 g，試判斷該汽油是否合格？ 【答案】汽油的密度0.73×103kg/m3 ，所以不合格。 【解析】（1）瓶中水的質量為：m水=320g-120g =200 g
（2）裝滿汽油，汽油質量 m油=266g-120g =146g， （3）汽油的密度 ρ汽油＝m/V=146g/200cm3=0.73g/cm3=0.73×103kg/m3 ρ汽油＞0.71×103 kg/m3，所以不合格。 6．如圖，冰墩墩是2022年北京冬奧會的吉祥物，它將熊貓形象與富有超能量的冰晶外殼相結合，裝飾彩色光環，整體形象酷似航天員，若測得某個空心陶瓷冰墩墩紀念品質量為115g，總體積為100cm3。（ρ陶瓷＝2.3×103kg/m3，ρ石蠟＝0.8×103kg/m3） （1）該“冰墩墩”所用陶瓷的體積為多少？ （2）該“冰墩墩”空心部分體積多大？ （3）若用石蠟打造一個實心的外形相同的“冰墩墩”紀念品，則石蠟冰墩墩的質量是多少？ 【答案】（1）50cm3；（2）50cm3；（3）80g 【詳解】（1）陶瓷的密度為ρ陶瓷＝2.3×103kg/m3＝2.3g/cm3 由ρ=m/V可得 （2）該“冰墩墩”空心部分體積為 V空＝V冰墩墩﹣V陶瓷＝100cm3﹣50cm3＝50cm3 （3）石蠟的密度為 ρ石蠟＝0.8×103kg/m3＝0.8g/cm3 若用石蠟打造一個實心的外形相同的“冰墩墩”紀念品，則石蠟冰墩墩的質量為 m石蠟＝ρ石蠟V石蠟＝ρ石蠟V冰墩墩＝0.8g/cm3×100cm3＝80g 答：（1）該“冰墩墩”所用陶瓷的體積為50cm3； （2）該“冰墩墩”空心部分體積50cm3； （3）若用石蠟打造一個實心的外形相同的“冰墩墩”紀念品，則石蠟冰墩墩的質量是80g。
板書 設 計 6.4 密度的應用 1. 利用密度求出質量 根據密度公式 ，可以推導出m= ρV。 2. 利用密度求出體積 根據密度公式 ，可以推導出公式 。 3. 利用密度鑒別物質 根據ρ=m/V測出物質的密度值，再查密度表確定是哪種物質。 4. 密度在社會生活中的一些應用 鑒別牛奶的質量、酒的品質；測量密度，確定礦藏種類；根據密度大小選擇合適的材料。
課 堂 小 結 6.4 密度的應用
作 業

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