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人教版 初中物理 八年级上
第六章　质量和密度
第 4 课 密度与社会生活
导 入
虽然高强度钢的硬度比较理想，价格又低，但是占比比较少， 原因在于其密度太大。密度知识在工农业生产、社会生活中都有重要的应用，今天我们一起学习。
C919大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。2022年9月29日获得中国民用航空局颁发的型号合格证。首架C919飞机预计将于2022年12月份交付中国东方航空集团有限公司。C919机体结构铝合金占比65%、复合材料12%、钛合金9%、高强度钢7%。其亮点之一是机身和机翼均采用了极轻的碳纤维材料。
学习目标
01
02
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。
正确理解密度是物质的一种特性，能运用密度鉴别物质。
想想做做
知识点1
密度与温度
1.在室温下，用绷紧的橡皮膜把一个空烧瓶的瓶口封上，然后把瓶子放入热水中，橡皮膜会凸起来。过一会，再把瓶子放入冰水中，观察橡皮膜的变化。
放入热水中时
橡皮膜会凸起
放入冰水中时
橡皮膜凹进去
原因：放入热水中时，瓶内的气体受热膨胀，体积变大，使橡皮膜会凸起；放入冰水中时，瓶内气体遇冷收缩，体积变小，致使橡皮膜凹进去。
探究与思考
实验中，烧瓶内气体的质量是否变化？气体的密度是否变化？
瓶子密闭，瓶中气体的质量m不变，瓶子放入热水中，气体的体积V变大，根据密度的公式 ρ=m/V 知道，它的密度ρ变小；同理，放入冰水中时，气体的体积V变小，则它的密度ρ变大。
2. 按如图做一个纸风车。如果把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来。你知道是什么推动了风车吗？
想想做做
受热体积膨胀 密度变小
热空气上升
冷空气下降
冷空气下降
形成风
原因：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。
探究与思考
暖气片周围的空气受热后膨胀，体积变大，密度变小而上升；上面冷空气密度大，下沉到暖气片周围，又受热上升，这样使整个屋子暖合起来。
而空调使得上面空气降温后体积变小，密度变大下沉，高温的空气上升。才能以使整个屋子的空气降温。
暖气片为什么安装在低处，而空调安装在较高的地方?
冷气空调
地暖(暖气片)
气体的热胀冷缩最为显著，它的密度受温度的影响最大。固体和液体在温度变化时体积变化不大，因而密度受温度的影响较小
自然界中一般物体都遵循热胀冷缩的规律，但是0℃～4℃区间的水例外。
深入理解
水的反常膨胀现象
一定质量的水的体积随温度变化的关系
AB段水温低于4℃时，水温升高，体积减小　
BC段水温高于4℃时，水温升高，体积增大　
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。
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。
与水的反常膨胀有关的现象
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℃的密度大的水，利于生物存活。
在北方的冬天，如果保护不好自来水管，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。
各种饮料、啤酒都含有水分，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℃下时最安全的。
例1　（2022·湖北十堰·八年级期末）小聪和小明为了探究“温度和物质状态对同种物质密度的影响”，在一定的环境下将1kg的冰加热，分别记录其温度和体积的数据，利用描点法得到了如图所示的图像，则下列说法中正确的是（　　）
A．在0℃时，冰块的密度比水大
B．水结冰时，质量不变，体积变小
C．当水从0℃上升到4℃的过程中，随着温度的升高，其密度逐渐增大
D．小明和小聪的研究结果表明：密度是不会随着物质的状态而发生改变的
典型例题
【答案】C
【详解】A．由图像可知，在0℃时，冰块的体积大于水的体积，当它们质量相同时，由密度公式可知冰的密度小于水的密度，故A错误；B．质量是物质本身的一种属性，与形状、状态、空间位置无关，所以0℃时，在冰变成水的过程中质量不变，但体积变大，故B错误；C．由图像可知，水从0℃上升到4℃时，其体积变小，水的质量不变，但体积减小，则密度增大，故C正确；D．小明和小聪的研究结果表明：密度会随状态而发生改变，故D错误。故选C。
1 （2022·湖北武汉·八年级期末）建筑物内遭遇火灾时，受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离火场，如图所示，这样能有效避免吸入有害气体或被灼伤。这是因为与房间内其他空气相比较，含有毒有害物质的气体（　　）
A．温度较低，大量聚集在房间的下方
B．密度较大，大量聚集在房间的上方
C．温度较高，大量聚集在房间的下方
D．密度较小，大量聚集在房间的上方
变 式
【答案】C
【详解】建筑物内遭遇火灾时，燃烧所产生的有毒有害物质的气体，温度较高，密度小，有毒有害物质的气体会上升，聚集在房间的上方，故ABC不符合题意，D符合题意。
知识点2
密度与物质鉴别
原理：
????=????????
?
物质的密度是物质的特性，同种物质密度是相同的，不同物质的密度一般是不同的。
根据密度公式可求出相应的物质的密度值，再查密度表确定是哪种物质，运用密度值即可鉴别商品真伪。如果计算值和理论值吻合，材料可能为真，不吻合则说明材料有假。
探究与思考
用密度鉴别物质，这种鉴别方法是不是绝对可靠？
不是绝对可靠。不同物质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。在知道密度的基础上，通过对两者气味的比较，可以鉴别酒精和煤油。还有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。
煤油
0.8×103kg/m3
酒精
0.8×103kg/m3
商业中可通过密度鉴别牛奶的质量、酒的浓度等
标准牛奶的密度是1015～1040 kg/m3 ±0.3 kg/m3，大于水的密度，若测出牛奶的密度小于或大于规定的标准范围，表明不合格。
葡萄酒的密度在0.97 g/mL左右，大于或低于该密度过多，表明不合格
根据需求来选择密度合适的材料
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。
交通工具、航空器材中，常采用高强度、低密度的合金材料、玻璃钢、碳纤维等复合材料，减小自身的质量。
压路机的滚筒是对路面的压力大。要求它们的质量大一些，所以常常选用密度大的材料来制作。
在产品包装中，常采用密度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2　（2021·江苏淮安·八年级期中）一个用金属制成的卡通小人放在水平桌面上如图所示，它是实心体，小王很想知道它究竟是由什么材料制成的，于是设法测得了它的质量1.78×103g，体积为2×10﹣4m3。（g取10N/kg）
（1）通过计算和查表判断卡通人可能是由何种物质制成的？
（2）卡通小人的重力是多少？
（3）若改用钢来做一个同样大小的卡通小人，其质量为多少？
典型例题
典型例题
【答案】（1）可能是铜物质制成的；（2）17.8N；（3）1.56kg
【详解】解：（1）卡通小人的质量m=1.78×103g=1.78kg，制成卡通人材料的密度
由表格数据可知，卡通人可能是由铜物质制成的。
（2）卡通小人的重力G=mg=1.78kg×10N/kg=17.8N
（3）若改用钢来做一个同样大小的卡通小人，则钢做的卡通小人与铜做的卡通小人体积相等，即
V钢=V=2×10﹣4m3，其质量为m钢=ρ钢V钢=7.8×103kg/m3×2×10﹣4m3=1.56kg
答：（1）通过计算和查表判断卡通人可能是由铜制成的；
（2）卡通小人的重力是17.8N；
（3）若改用钢来做一个同样大小的卡通小人，其质量为1.56kg。
2　（2022·江西省丰城中学八年级期中）第29届奥运会将于2008年8月8日在我国首都北京开幕，届时可能会用到大型遥控飞艇作为宣传工具以渲染活动气氛．为了飞艇在空中飞行安全而有效，根据下表中气体的性质，最适合填充飞艇的气体是（　　） 几种气体物质的密度（0℃、1标准大气压）及可燃性
A．氢气 B．氦气 C．氮气 D．氧气
变 式
【答案】B
【详解】根据表中提供的信息可知，氢气的密度最小，但是氢气具有可燃性，容易发生安全事故，所以不能选择A。分析、比较剩余的几种气体可知，氦气的密度比空气小最多，并且不具有可燃性，使用起来比较安全；因此，应该选择B，而不能选择C、D，综上所述，B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
1.（2022·河南·驻马店市第二初级中学八年级期末）早上醒来，小明觉得自己有点发烧，于是找来体温计正确测量自己的体温，在测量过程中，体温计中的水银（　　）
A．质量变大 B．体积不变
C．密度变小 D．密度变大
课堂练习
【答案】C
【详解】在测量体温的过程中，质量是物体的一种属性，不随温度的改变而改变，所以水银的质量不变；而体温计中水银的温度升高，体积变大，但质量不变，水银的密度变小，故ABD不符合题意，C符合题意。
2.（2022·全国·八年级课时练习）如图做一个纸风车。如果把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来。这是因为点燃的酒精灯上方空气受热，热空气的密度_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），热空气_______（选填“上升”或“下降”）而形成气流，带动扇叶转起来；根据体密度的这种变化规律，房间里的暖气一般都安装在窗户_______（选填“上面”或“下面”）。
【答案】 减小???? 上升???? 下面
【详解】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，气流流过纸风车扇叶时，带动扇叶转起来。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，房间里的暖气一般都安装在窗户下方，暖气周围的热气会上升，使房间的空气迅速流动起来从而变热。
3.（2022·江苏盐城·八年级期末）C919大型喷气客机的机身和机翼均采用了极轻的碳纤维材料。“极轻”体现了材料的（　　）
A．密度小 B．弹性小 C．体积小 D．硬度小
【答案】 A
【详解】极轻”是相对的，指的是与相同体积的其他物质相比较重量较小，即质量也较小。根据 可知其密度小。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
4.（2022·全国·八年级课时练习）已知铝的密度为2.7g/cm3，小明的父亲外出时买了一个用铝材料制造的球形艺术品，用天平测得此球的质量是270g，体积为180cm3。
（1）请通过计算说明此球是实心还是空心的？
（2）若是空心的，则空心部分的体积V空为多少？
（3）若在空心部分注满某种液体后，球的总质量为342g，请参考下列部分物质的密度表，该液体可能是什么？
【答案】?（1）空心的；（2）80cm3；（3）植物油
【详解】解：（1）若该球为实心，则实心部分的体积为 ,可知此球是空心的
（2）空心部分的体积为V空=V-V实=180cm3-100cm3=80cm3
（3）注入液体的质量为m液=m1-m=342g-270g=72g，注入液体的密度为
冰是固体，不是液体，由密度表可知该液体为植物油。
答：（1）请通过计算说明此球是空心的；
（2）若是空心的，则空心部分的体积V空为80cm3；
（3）若在空心部分注满某种液体后，球的总质量为342g，请参考下列部分物质的密度表，该液体可能是植物油。
课堂总结
密度与社会生活
密度与物质的鉴别
密度与
温度关系
一定质量的气体，当温度升高时，体积膨胀，密度变小；气体热胀冷缩最为显著，其密度受温度的影响最大。
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。
水的反常膨胀：
4℃水的密度最大。
利用密度可以鉴别不同的物质
根据需求来选择密度合适的材料

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